大型地下洞室群施工系统仿真理论方法与应用

理论方法篇

第一章 概论

1.1 概述

1.2 地下洞室群施工系统仿真研究现状

1.3 系统信真技术及其新进展

1.4 本书的主要内容

第二章 面向的图形辅助仿真建模方法

2.1 面向对象技术简介

2.2 面向对象图形辅助信真建模思路及原则

2.3 施工系统信真模型的组成

2.4 面向对象技术在信真建模中的应用

2.5 图形辅助仿真建模中的数据库技术

第三章 基于GIS的地下洞室群施工动态可视化仿真理论与方法

3.1 地下洞室群施工全过程动态仿真原理

3.2 基于GIS的可视化仿真技术

3.3 地下洞室群施工系统三维动态数字建模

3.4 基于GIS的地下洞室群施工过程三维可视化实现

第四章 地下洞室群施工交通运输系统仿真分析

4.1 地下洞室群施工运输系统的描述

4.2 交通运输系统仿真模型的建立

4.3 地下洞室群施工交通运输仿真分析

第五章 地下洞室群施工通风动态仿真分析

5.1 地下洞室施工通风问题研究概述

5.2 地下洞室施工通风仿真计算原理

5.3 地下洞室群施工过程通风动态仿真分析

第六章 地下洞室群施工机械设备优化配置方法研究

6.1 基于灵敏度分析的施工机械设备优化配置方法

6.2 基于多目标优化的施工机械设备优化配置方法

6.3 两种方法的一致性分析

第七章 仿真运行次数的确定及完工概率分析

7.1 仿真运行次数的确定方法

7.2 完工概率分析

第八章 基于遗传算法的施工资源均衡优化方法

第九章 地下洞室群施工系统仿真软件的研制与开发

工程应用篇

第十章 工程实例（一）

第十一章 工程实例（二）

第十二章 工程实例（三）

第十三章 工程实例（四）

第十四章 工程实例（五） 2100433B

本书共分两大部分，其中第一部分为理论方法篇，详细阐述了地下洞室群施工系统仿真研究的现状及进展、面向对象的图形辅助仿真建模方法、基于GIS的地下洞室群施工动态可视化仿真理论与方法、地下洞室群施工交通运输系统仿真与优化方法、地下洞室群通风系统动态仿真分析方法、施工机械设备优化配置方法、一定精度条件下的施工系统仿真运行次数确定以及完工概率分析方法、基于遗传算法的施工系统仿真资源均衡优化方法、集成GIS技术的地下洞室群施工系统可视化仿真软件的研制与开发；第二部分为工程应用篇，分别介绍了上述理论方法在五个具体水电工程中的实际应用。

本书可作为高等院校水利水电建筑工程、土木工程、系统工程、计算机及相关专业研究生的教学用书，亦可作为广大工程设计和科研人员的参考书。

《大型地下洞室群动力时程分析方法研究与应用》针对地下洞室群抗震安全问题，以地震灾变中洞室群岩体的动力响应机理为基础，以地下洞室群动力时程分析方法为核心，以开发大型地下洞室群地震灾变模拟系统为途径，以地震灾变中地下洞室群围岩稳定优化控制为目标，通过紧密围绕三维动力时程分析方法和地下洞室群地震响应机理这一研究主线，开展了系统性的研究工作。

《大型地下洞室群动力时程分析方法研究与应用》系统介绍了大型地下洞室群采用动力时程方法进行地震响应分析的理论及具体应用。《大型地下洞室群动力时程分析方法研究与应用》全书分为八章，第一章概述地下洞室群抗震计算的现状及《大型地下洞室群动力时程分析方法研究与应用》的总体研究思路；第二章介绍显式有限元求解方法在三维波动场求解中的理论及编程解决方案：第三章介绍动力时程分析中洞室群模型人工边界的设置理论和计算方法；第四章介绍显式动力有限元计算中锚杆、锚索的模拟理论；第五章介绍地下洞室动力计算中前处理的相关技术：第六章介绍动力有限元计算前后处理软件的设计开发；第七章结合实际工程介绍动力时程法计算中洞室群围岩稳定的评判理论；第八章得出结论。

本书为中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司组织编写的“龙滩水电站”系列著作之一，是对龙滩水电站地下洞室群设计施工关键技术研究成果的总结。全书共9章，包括绪论，工程地质及岩体特性研究，地下洞室群布置研究，调节保证计算与调压井结构研究，地下洞室群围岩变形特征研究，地下洞室群围岩稳定性分析，地下洞室群开挖施工程序研究，地下洞室群围岩支护设计研究和地下洞室群动态设计施工技术研究与实践。

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 三维地震波动场的求解

1.2.2 人工边界的设置

1.2.3 抗震支护措施模拟

1.2.4 地震灾变过程中洞室群围岩稳定评判准则

1.3 研究内容

第二章 三维地震波动场的有限元求解

2.1 有限元积分格式的选择

2.1.1 网格坐标描述选择

2.1.2 求解方式选择

2.1.3 拉格朗日法选择

2.2更新拉格朗日显式有限元程序设计

2.2.1 波动微分方程显式求解

2.2.2 率本构积分算法

2.2.3 主要变量求解

2.2.4 更新拉格朗日显式有限元程序实现

2.2.5 程序验证

2.3 工程岩体动力弹塑性损伤本构模型

2.3.1 地震动荷载作用下围岩特性

2.3.2 地震动荷载作用下围岩弹塑性损伤本构的建立

2.3.3 弹塑性损伤本构的显式有限元计算方法

2.3.4 程序验证

2.4 显式动力有限元计算机高效求解

2.4.1 显式动力有限元的并行计算

2.4.2 单多高斯点混合积分

2.5本章小结

第三章 动力时程分析中地下洞室群的人工边界

3.1 人工边界概述

3.1.1 全局人工边界

3.1.2 局部人工边界

3.2 地下洞室群人工边界的有限元实现

3.2.1 粘弹性人工边界

3.2.2 自由场人工边界

3.3 地下洞室群人工边界的设置

3.3.1 竖直入射时人工边界的设置

3.3.2 斜入射时人工边界的设置

3.4 本章小结

第四章 动力时程分析中地下洞室支护分析方法

4.1 锚杆支护模拟

4.1.1 锚杆作用机理及力学模型

4.1.2 锚固单元动力显式有限元计算方法

4.1.3 工程实例

4.1.4 小结

4.2 地下厂房结构的抗震计算

4.2.1 三种抗震设计方法介绍

4.2.2 映秀湾地下厂房结构震害调查

4.2.3 计算分析及比较

4.2.4 小结

4.3本章小结

第五章 动力时程分析中地下洞室群前处理技术探讨

5.1 地震动荷载

5.1.1 地震动三要素

5.1.2 设计地震动

5.1.3 地下洞室群输入地震波时程

5.2 有限元建模

5.2.1 显式动力有限元网格的尺寸要求

5.2.2 显式有限元计算中隐含断层模拟

5.3本章小结

第六章 地下洞室群动力时程计算前后处理软件设计

6.1 有限元系统基础类库的设计

6.1.1 动态链接库的概念

6.1.2 地下洞室三维有限元系统基础类库的内容

6.1.3 基础类的设计

6.2 地下洞室面向对象的前处理程序设计

6.2.1 地下洞室三维有限元的可视化快速建模

6.2.2 锚杆锚索信息的组织

6.2.3 ODenGL平台下的网格显示

6.3 有限元后处理的面向对象设计

6.3.1 地下洞室三维有限元后处理的内容

6.3.2 光滑空间等值线的绘制

6.3.3 空间矢量图的绘制

6.3.4 塑性开裂区的绘制

6.3.5 应力分布图的绘制

6.3.6 变形示意图的绘制

6.4 本章小结

第七章 工程应用及围岩稳定评价

7.1 工程区地震波荷载确定

7.1.1 地震波的选取

7.1.2 阻尼设定

7.1.3 滤波及基线校正

7.1.4 入射时程荷载

7.2 右岸地下厂房洞室群抗震围岩稳定分析

7.2.1 工程概况

7.2.2 围岩抗震稳定分析

7.3 左岸进水口边坡抗震稳定分析

7.3.1 工程概况

7.3.2 围岩抗震稳定分析

7.4 小结

第八章 结论

参考文献2100433B