地下隧洞力學(xué)分析的復(fù)變函數(shù)方法

序

前言

1　平面彈性復(fù)變方法的基本知識(shí)

1.1　雙調(diào)和函數(shù)的復(fù)變函數(shù)表示

1.2　應(yīng)力分量和位移分量的復(fù)變函數(shù)表示《地下隧洞力學(xué)分析的復(fù)變函數(shù)方法》

1.3　φ1（z）和功φ1（z）的確定程度

1.4　邊界條件的復(fù)變函數(shù)表示

1.5　有限多連通域和無(wú)限域中φ1（z）和功φ1（z）的形式

1.6　保角變換與正交曲線坐標(biāo)

2平面彈性復(fù)變方法的柯西積分解法

2.1　平面彈性復(fù)變方法基本解法概述

2.2　柯西積分解法產(chǎn)生的淵源

2.3單連通域中的柯西積分公式

2.4　用于單位圓域的公式及Harnack定理

2.5　無(wú)限平板中帶有一個(gè)孔洞問題的幾個(gè)簡(jiǎn)單算例2100433B

本書第l-3章主要討論了利用復(fù)變函數(shù)方法求解乎面彈性孔口問題的基本知識(shí)；第4章和第5章分別給出了平面應(yīng)變和非平面應(yīng)變條件下單個(gè)隧洞問題的圍巖力學(xué)分析；第6章討論了不同側(cè)壓力系數(shù)和幾何約束條件下的孔形優(yōu)化問題；第7-lO章討論了多洞問題圍巖應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的Schwarz交替法求解及其在雙洞位移反分析中的實(shí)際應(yīng)用；第u章利用單洞問題的位移解，深入探討了平面彈性條件下位移反分析對(duì)三個(gè)地應(yīng)力分量、彈性模量和泊松比的反演唯一性問題。

過程熱力學(xué)分析就是用熱力學(xué)方法對(duì)過程中能量轉(zhuǎn)化、傳遞、使用和損失情況進(jìn)行分析，揭示出能量消耗的大小、原因和部位，為改進(jìn)過程，提高能量利用率指出方向和方法。

熱力學(xué)分析方法有三種，能量衡算法、熵分析法、?分析法。

過程熱力學(xué)分析能量衡算法

以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，通過物料衡算、能量衡算求出過程總能量的利用率（代表第一定律的效率）。

能量損失與?損失 建立了?和?的概念后，我們對(duì)能量的守恒性和實(shí)際過程的不可逆性有了較深的認(rèn)識(shí)。能量守恒是指在一切過程（無(wú)論可逆的還是不可逆的過程）中，?和?的總量保持恒定。若分別討論?和?則只有在可逆過程中，兩者才各自保持恒定；而在實(shí)際不可逆的過程中，都會(huì)導(dǎo)致?向?的轉(zhuǎn)化。

能量損失與?損失在概念上是完全不同的。由于能量是守恒的，所以籠統(tǒng)地講能量損失是違反熱力學(xué)第定律的。通常講的能量損失是指某個(gè)系統(tǒng)的?和?的總量損失，它是一種外部損失，又稱排出損失，即通過各種途徑散失和排放到環(huán)境中去的能量，如排出系統(tǒng)的廢氣、乏汽、冷卻水、冷能水、廢液、廢渣等帶走的能量、保溫不良的熱損失。

?損失包括兩部分，內(nèi)部損失和外部損失。內(nèi)部損失是由系統(tǒng)內(nèi)部各種不可逆因素造成的?損失。例如，直接接觸式換熱器或間壁式換熱器的有溫差△T的傳熱，吸收、精餾、萃取塔中上升和下降的兩相流體之間有濃度差△c的傳質(zhì)，管道中、設(shè)備中有壓差△p為推動(dòng)力的流體流動(dòng)（包括節(jié)流），在反應(yīng)設(shè)備中進(jìn)行的有化學(xué)位差△μ的化學(xué)反應(yīng)過程。外部損失是通過各種途徑散失和排放到環(huán)境的?損失，如廢氣、乏汽、冷卻水、冷凝水、廢液、廢渣帶走的炯、保溫不良的炯損失。

工程上各種能源實(shí)際上就是?源，而環(huán)境介質(zhì)中儲(chǔ)存的大量能量都是不能利用的。有些人往往將能量的概念和?的概念等同起來(lái)，要注意兩者的差異。

過程熱力學(xué)分析熵分析法

熵分析法是通過計(jì)算不可逆熵產(chǎn)量，以確定過程的損耗功和熱力學(xué)效率。熵分析法的主要內(nèi)容包括： ·

①確定出入系統(tǒng)的各種物流量、熱流量和功流量，以及各物流的狀態(tài)參數(shù)；

②確定物流的熵變和過程的損耗功、?損失；

③確定過程的熱力學(xué)效率。

由不可逆因素引起的?損失就等于相應(yīng)的?增量，所以?損失可以用兩種方法計(jì)算，一種是?平衡法，另一種是?平衡法。由?平衡法計(jì)算?損失將在后面介紹，這里介紹用?平衡法計(jì)算?損失。

WL=ΔA₀=T₀ΔS_T

熵分析法的局限性是只能求出過程的不可逆?損失，而沒有計(jì)算排出系統(tǒng)的物流?和能流?；也就是說(shuō)，只能求出有效能的內(nèi)部損失，不能求出有效能的外部損失。因此。不能確定排出物流?和能流?的可用性。以及由此而造成的?損失。熵分析法的局限性在?分析法中可以避免。

過程熱力學(xué)分析?分析法

?分析法是通過?平衡確定過程的?損失和?效率。?分析法的主要內(nèi)容有：

①確定出入系統(tǒng)的各種物流量、熱流量和功流量，以及各物流的狀態(tài)參數(shù)；

②由?平衡方程確定過程的?損失；

③確定熱力學(xué)第二定律效率。

下面介紹怎樣進(jìn)行?平衡計(jì)算?？疾靾D1所示的穩(wěn)流過程，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行有效能衡算。通常，位能、動(dòng)能變化較小，可以忽略，對(duì)于可逆過程W_L=0，有效能守恒

E_XQ ΣE_Xi入 = W_S ΣE_Xj出

式中，ΣE_Xi入為進(jìn)入系統(tǒng)的物流?；ΣE_Xj出為流出系統(tǒng)的物流?；E_XQ為進(jìn)入系統(tǒng)的熱流?。對(duì)于不可逆過程W_L>0，?衡算式為

E_XQ ΣE_Xi入 = W_S ΣE_Xj出 W_L

《深埋硬巖隧洞動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法》介紹了作者在深埋硬巖隧洞圍巖穩(wěn)定性分析與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法、以及巖爆孕育機(jī)制與動(dòng)態(tài)調(diào)控方面所取得的最新研究成果。主要內(nèi)容包括深埋硬巖隧洞安全性分析與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)區(qū)深埋長(zhǎng)隧洞沿線地應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律識(shí)別方法，高應(yīng)力強(qiáng)卸荷下大理巖的變形破壞機(jī)制和模型，深埋隧洞圍巖破壞過程的現(xiàn)場(chǎng)綜合觀測(cè)方法，深埋隧洞穩(wěn)定性分析與支護(hù)設(shè)計(jì)方法，深埋硬巖隧洞圍巖穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)反饋分析、預(yù)測(cè)與調(diào)控方法，深埋隧洞微震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析方法，巖爆特征、孕育規(guī)律與機(jī)制，巖爆風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)與預(yù)測(cè)預(yù)警方法，巖爆調(diào)控方法，錦屏二級(jí)水電站深埋引水隧洞和排水洞巖爆預(yù)測(cè)預(yù)警與控制實(shí)踐等內(nèi)容。

當(dāng)河谷狹窄、岸坡陡峻、布置地面發(fā)電廠有困難而地質(zhì)條件較好時(shí)，可考慮設(shè)置地下發(fā)電廠，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,占地少；廠房的施工和運(yùn)行,不受氣候的影響；廠房的主要設(shè)備安裝在地下，有利防空。但施工較復(fù)雜，運(yùn)營(yíng)條件也較差，而且要有良好的通風(fēng)、防潮、照明等附屬設(shè)備及地下通道。

中國(guó)在水利水電建設(shè)中，已建成長(zhǎng)度在2000米以上的隧洞近30座，長(zhǎng)于10000米m的大型隧洞有11座。其中漁子溪一級(jí)水電站引水隧洞長(zhǎng)8610米,馮家山灌區(qū)引水隧洞長(zhǎng)達(dá)12600米。引灤入津工程的輸水隧洞全長(zhǎng)為11380米。引黃入晉總干渠上最長(zhǎng)的隧洞單洞長(zhǎng)54.85km。二灘水電站導(dǎo)流洞斷面為17.5m×23m，斷面面積為402.6㎡。三峽水利樞紐地下廠房尾水洞斷面為24m×36m，其斷面面積達(dá)876㎡。到20世紀(jì)末，世界上長(zhǎng)度超過10km的單體隧洞近40條，其中芬蘭派延奈隧洞長(zhǎng)達(dá)120km。