基于块体理论的岩体隧道三维程序研制及其应用

论文摘要

作为基础设施建设重要组成部分的岩体隧道工程,近年来在我国无论数量还是质量上都有了长足的进展。其中有相当数量的隧道工程建设在山区,隧道岩体作为非均匀介质,其力学性质与土体等其它介质明显不同。隧道围岩中结构面的存在对围岩的力学性质具有非常大的影响,研究工程岩体的力学行为,必须首先清楚围岩中结构面的分布情况、力学性质。实践表明：坚硬岩体隧道的变形和破坏规律主要取决于岩体结构面的性质,隧道工程的稳定性状态受到围岩自身结构的控制。围岩中的结构面相互切割形成各种形状的块体,由于实际项目施工过程中的各种扰动行为,在隧道工程临空面上很容易形成“关键块体”,对施工工人和隧道稳定性构成一定的威胁。为保证施工过程安全性和隧道工程结构稳定性,采取一定的方法和手段研究和控制岩体结构面的变形和破坏,加强对隧道围岩结构面的研究,预测并控制“关键块体”的稳定性,就显示出相当的重要性。本论文在现场调研和大量文献的基础上,阐述了各种结构面理论以及在此基础之上的块体理论等相关原理和研究方法；基于块体理论以及现有面向对象的编程技术,开发出了岩体稳定性分析的功能模块,重点介绍了关键块体搜索模块前台数据输入和后台数据处理实现方法；以及Visual C++和openGL混合编程实现隧道工程的三维显示和旋转等实现方法；最后,采用GeoSMA1.0对沈大高速公路韩家岭隧道关键块体进行了模拟。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 块体理论与其它研究方法的对比
• 1.4 本论文研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 岩体结构面及块体理论
• 2.1 结构面理论
• 2.1.1 结构面对岩体工程性质的影响
• 2.1.2 岩体结构面的分级
• 2.1.3 结构面几何模型
• 2.1.4 结构面力学效应
• 2.2 块体理论基本原理
• 2.2.1 块体概念
• 2.2.2 块体可动性判断
• 2.2.3 块体稳定系数
• 2.2.4 块体安全系数
• 2.3 本章小结
• 第3章 岩体结构面模拟及块体搜索
• 3.1 蒙特卡罗模拟
• 3.1.1 随机数生成方法
• 3.1.2 随机数生成程序
• 3.1.3 伪随机数的检验
• 3.2 岩体结构面模拟
• 3.2.1 基本假设
• 3.2.2 结构面网格模拟
• 3.3 随机块体搜索
• 3.4 本章小结
• 第4章 面向对象的软件开发
• 4.1 面向对象的编程
• 4.1.1 面向对象编程思想
• 4.1.2 面向对象的编程工具
• 4.1.3 API和SDK
• 4.2 GeoSMA关键技术
• 4.2.1 原始数据输入
• 4.2.2 图形图像处理
• 4.2.3 GeoSMA与AutoCAD接口
• 4.3 GeoSMA基本功能
• 4.4 本章小结
• 第5章 工程应用
• 5.1 工程概况
• 5.2 野外地质调研
• 5.3 GeoSMA在隧道稳定性分析中的应用
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• GeoSMA 1.0计算机版权证书
• 致谢