ABAQUS在隧道及地下工程中的應用

前言
第1章 隧道工程與ABAQUS分析
1.1 隧道的基本概念及工程概述
1.2 隧道的種類及其作用
1.2.1 交通隧道
1.2.2 水工隧道
1.2.3 市政隧道
1.2.4 礦山隧道
1.3 隧道及地下工程的有限元分析
1.4 ABAQUS基礎(chǔ)知識簡介
1.4.1 ABAQUS各模塊簡介
1.4.2 ABAQUS分析過程
1.4.3 ABAQUS／CAE簡介
1.4.4 ABAQUS輸入文件簡介
1.4.5 ABAQUS幫助文檔
1.4.6 ABAQUS模型導入導出功能
1.5 本章小結(jié)
第2章 隧道的圍巖分級及其計算模型
2.1 隧道圍巖分級及其應用
2.1.1 以巖石強度或巖石的物性指標為代表的分級方法
2.1.2 以巖體構(gòu)造、巖性特征為代表的分級方法
2.1.3 與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分級方法
2.1.4 以多種因素進行組合的分級方法
2.1.5 以工程對象為代表的分級法
2.1.6 我國現(xiàn)行鐵路隧道圍巖分級
2.2 計算模型
2.2.1 常用的設(shè)計模型
2.2.2 載荷-結(jié)構(gòu)計算模型
2.2.3 地層-結(jié)構(gòu)計算模型
2.2.4 ABAQUS在隧道計算模型中的應用
2.3 本章小結(jié)
第3章 ABAQUS在隧道中的應用——施工工法優(yōu)化
3.1 概述
3.2 新奧法
3.2.1 隧道施工應遵循的基本原則
3.2.2 新奧法的分類及施工工序
3.2.3 開挖方法
3.3 ABAQUS的數(shù)值模擬方法
3.4 隧道施工工法優(yōu)化研究
3.4.1 V級圍巖
3.4.2 Ⅳ級圍巖
3.4.3 Ⅲ級圍巖
3.4.4 Ⅱ級圍巖
3.5 本章小結(jié)
第4章 隧道盾構(gòu)施工方法及其應用
4.1 盾構(gòu)施工方法簡介
4.2 盾構(gòu)隧道施工過程的有限元模擬方法
4.2.1 盾構(gòu)法隧道的施工過程
4.2.2 盾構(gòu)隧道施工過程的模擬方法
4.3 反映施工質(zhì)量的等代層模型
4.4 盾構(gòu)法施工的非線性有限元模型
4.4.1 材料性態(tài)的模擬
4.4.2 有限元控制方程
4.5 工程概述及有限元模型的建立
4.5.1 工程概況
4.5.2 計算參數(shù)
4.5.3 初始條件和邊界條件的定義
4.6 施工過程描述
4.7 計算結(jié)果分析
4.7.1 掘進過程中圍巖穩(wěn)定性分析
4.7.2 不同施工質(zhì)量下圍巖穩(wěn)定性分析
4.8 本章小結(jié)
第5章 分岔隧道穩(wěn)定性分析
5.1 分岔式隧道簡介
5.2 ABAQUS的模擬方法
5.2.1 地應力平衡
5.2.2 噴錨支護
5.2.3 多步驟開挖
5.3 大拱段穩(wěn)定性計算
5.3.1 大拱段平面計算
5.3.2 大拱段三維計算
5.3.3 大拱段結(jié)果分析
5.4 連拱段
5.4.1 連拱段平面計算
5.4.2 連拱段三維計算
5.4.3 連拱段小結(jié)
5.5 小間距拱段
5.5.1 小間距拱段平面計算
5.5.2 小間距拱段三維計算
5.5.3 小間距段小結(jié)
5.6 本章小結(jié)
第6章 地下工程滲流場和應力場耦合分析
6.1 巖土介質(zhì)滲流-應力耦合理論
6.1.1 滲流-應力相互耦合的力學機理
6.1.2 多孔介質(zhì)中流體滲流規(guī)律
6.1.3 孔隙介質(zhì)的有效應力原理
6.1.4 應力平衡方程和滲流連續(xù)方程
6.1.5 有限元離散
6.2 巖土介質(zhì)滲透性演化模型
6.2.1 滲透系數(shù)與孔隙度的關(guān)系
6.2.2 滲透系數(shù)與應力之間的關(guān)系
6.2.3 滲透系數(shù)與應變之間的關(guān)系
6.2.4 滲透系數(shù)與損傷之間的關(guān)系
6.3 AABAQUS滲流-應力耦合相關(guān)命令介紹
6.3.1 ABAQUS滲流和變形的耦合分析
6.3.2 相關(guān)命令介紹
6.4 低滲透介質(zhì)非排水卸載數(shù)值仿真分析
6.4.1 模型描述
6.4.2 總應力分析法
6.4.3 有效應力分析法
6.5 地下洞室開挖過程模擬
6.5.1 模型描述
6.5.2 施工過程描述
6.5.3 計算結(jié)果分析
6.6 油氣儲層注采過程模擬
6.6.1 模型描述
6.6.2 計算過程描述
6.6.3 計算結(jié)果分析
6.7 隧道圍巖開挖擾動區(qū)數(shù)值模擬
6.7.1 巖體滲透系數(shù)與塑性損傷之間的關(guān)系
6.7.2 模型描述
6.7.3 計算結(jié)果分析
6.8 本章小結(jié)
第7章 隧道支護結(jié)構(gòu)可靠性研究
7.1 結(jié)構(gòu)可靠性基本原理
7.2 可靠指標的計算方法
7.2.1 哈-林(H-L)法
7.2.2 非正態(tài)變量的等效正態(tài)化(JC法)及修正JC法
7.2.3 分位值法
7.2.4 蒙特卡羅法(Monte-Carlo method)
7.2.5 響應面法
7.2.6 程序的編制
7.3 AABAQUS可靠性分析
7.4 公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)可靠性計算.
7.4.1 Ⅴ級圍巖
7.4.2 Ⅳ級圍巖
7.4.3 Ⅲ級圍巖
7.5 本章小結(jié)
第8章 深部巖體工程分析
8.1 深部巖體工程簡介
8.2 AABAQUS數(shù)值模擬功能
8.2.1 損傷
8.2.2 非線性蠕變巖體本構(gòu)關(guān)系
8.2.3 考慮滲流的巖體本構(gòu)關(guān)系
8.3 儲氣庫的計算分析
8.3.1 流變本構(gòu)模型
8.3.2 儲氣庫的長期穩(wěn)定性分析
8.4 深埋引水隧洞的穩(wěn)定性分析
8.4.1 裂隙巖體應力滲流耦合本構(gòu)模型
8.4.2 錦屏二級引水隧洞穩(wěn)定性分析
8.5 本章小結(jié)
第9章 ABAQUS二次開發(fā)基礎(chǔ)
9.1 ABAQUS二次開發(fā)概述
9.2 ABAQUS用戶子程序接口
9.3 ABAQUS用戶子程序
9.3.1 用戶子程序分類
9.3.2 常用用戶子程序簡介
9.4 應用舉例
9.4.1 初始地應力場的定義
9.4.2 圍巖蠕變分析
9.5 本章小結(jié)
第10章 ABAQUS用戶材料子程序二次開發(fā)及應用
10.1 ABAQUS材料模型庫和單元庫簡介
10.1.1 ABAQUS材料庫
10.1.2 ABAQUS單元庫
10.2 用戶子程序UMAT接口原理
10.3 本構(gòu)積分算法
10.4 ABAQUS對于材料非線性問題的處理
10.5 IdMAT材料子程序?qū)崿F(xiàn)及應用
10.5.1 修正Mohr-Coulomb模型
10.5.2 屈服函數(shù)和勢函數(shù)的求導
10.5.3 UMAT的FORTRAN程序
10.6 D—P模型與M-C模型參數(shù)之間的關(guān)系
10.7 算例分析
10.7.1 模型描述
10.7.2 常規(guī)三軸壓縮試驗
10.7.3 拉伸試驗
10.8 本章小結(jié)
第11章 巖土工程反演理論及其在ABAQUS中的實現(xiàn)
11.1 巖土工程反分析方法簡介
11.1.1 反分析的概念與原理
11.1.2 反分析的發(fā)展現(xiàn)狀
11.2 巖土介質(zhì)參數(shù)敏感性分析方法
11.2.1 巖土力學參數(shù)反演中的靈敏度理論
11.2.2 基于灰色關(guān)聯(lián)法的巖土參數(shù)識別及靈敏度計算
11.2.3 基于非參數(shù)統(tǒng)計的參數(shù)敏感性分析法
11.3 巖土工程常用反演模型
11.3.1 地應力場反演模型
11.3.2 位移反演模型
11.3.3 滲流場反演模型
11.4 工程優(yōu)化算法介紹
11.4.1 回歸分析方法
11.4.2 正交設(shè)計方法
11.4.3 遺傳算法
11.5 考慮滲流—應力耦合效應的巖土參數(shù)敏感性分析
11.5.1 工程概況
11.5.2 有限元模型
11.5.3 計算參數(shù)
11.5.4 計算條件
11.5.5 計算結(jié)果分析
11.6 基于遺傳算法的巖土力學參數(shù)反演分析
11.6.1 工程概況
11.6.2 反演方法的實現(xiàn)
11.6.3 反演分析條件
11.6.4 反演結(jié)果分析
11.7 構(gòu)造應力場反演算例驗證
11.7.1 模型描述
11.7.2 反演條件
11.7.3 反演結(jié)果分析
11.8 本章小結(jié)
附錄A 地下工程常用指令小結(jié)
附錄B ABAQUS的相關(guān)約定
附錄C ABAQUS中對應力應變的部分理解
參考文獻