裂隙巖體損傷力學(xué)導(dǎo)論

內(nèi)容概要

　　《裂隙巖體損傷力學(xué)導(dǎo)論》系統(tǒng)敘述了裂隙巖體損傷力學(xué)理論、方法及應(yīng)用。全書共分八章：第一章介紹了巖體損傷力學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀；第二章闡述了復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下裂隙巖體本構(gòu)關(guān)系與損傷演化方程：第三章討論了裂隙巖體損傷流變斷裂機(jī)制，建立裂隙巖體損傷流變模型；第四章與第五章通過全應(yīng)力應(yīng)變過程數(shù)控巖石滲透性試驗(yàn)，分析了脆性巖石斷口斷裂機(jī)理與復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)與滲透壓作用下的裂隙巖體變形，探究了滲流對裂隙巖體損傷斷裂的影響，建立等效連續(xù)介質(zhì)滲流模型；第六章討論了滲流場、應(yīng)力場、損傷場三者的相關(guān)性，探討了滲流對裂隙巖體損傷演化的貢獻(xiàn)與滲透張量隨裂隙損傷發(fā)展的演化，給出了裂隙巖體非穩(wěn)態(tài)滲流場與損傷場耦合方程；第七章介紹了分形幾何理論基礎(chǔ)，探討了巖石損傷斷裂的分形特征、損傷斷裂破損物的分形特征，研究了巖體結(jié)構(gòu)面的分形模型與結(jié)構(gòu)面的分形統(tǒng)計(jì)特征。第八章將上述研究成果應(yīng)用于三峽工程船閘高邊坡穩(wěn)定性分析與三斗坪壩址工程區(qū)巖體斷裂的分維描述?！　　读严稁r體損傷力學(xué)導(dǎo)論》可供已有一定數(shù)學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)的巖石力學(xué)研究工作的技術(shù)人員提高理論水平之用，也可作為與巖土工程有關(guān)專業(yè)的研究生的教材。

書籍目錄

第一章 緒論1.1 損傷力學(xué)概述1.2 巖體損傷力學(xué)的發(fā)展第二章 裂隙巖體損傷力學(xué)模型2.1 裂隙巖體的損傷張量2.2 裂隙巖體的本構(gòu)關(guān)系2.2.1 壓剪應(yīng)力狀態(tài)下裂隙巖體的本構(gòu)關(guān)系2.2.2 拉剪應(yīng)力狀態(tài)下裂隙巖體的本構(gòu)關(guān)系2.2.3 拉、壓剪應(yīng)力狀態(tài)下裂隙巖體的本構(gòu)關(guān)系2.2.4 本構(gòu)方程不同表現(xiàn)形式之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系2.3 裂隙巖體損傷演化方程研究2.3.1 裂紋起裂判據(jù)及擴(kuò)展方向2.3.2 壓剪應(yīng)力狀態(tài)下裂紋擴(kuò)展長度的確定2.3.3 壓剪應(yīng)力狀態(tài)下裂隙巖體損傷演化方程2.3.4 拉剪應(yīng)力狀態(tài)下裂隙巖體損傷演化方程第三章 裂隙巖體損傷流變模型研究3.1 概述3.2 斷續(xù)裂隙擴(kuò)展機(jī)理的研究3.2.1 裂紋斷裂機(jī)制的研究3.2.2 巖橋斷裂機(jī)制分析3.3 裂隙巖體損傷流變斷裂機(jī)制的研究3.3.1 單裂隙流變斷裂理論3.3.2 黏彈性裂紋體的能量釋放率3.3.3 蠕變斷裂應(yīng)力強(qiáng)度因子及斷裂判據(jù)3.4 壓剪應(yīng)力狀態(tài)下裂隙巖體流變斷裂模型研究3.4.1 壓剪應(yīng)力狀態(tài)下裂紋起裂3.4.2 分支裂紋擴(kuò)展3.4.3 裂隙蠕變貫通機(jī)制3.5 裂隙巖體損傷流變模型研究3.5.1 黏彈塑性損傷本構(gòu)方程3.5.2 裂隙巖體損傷流變耦合模型研究第四章 滲透壓作用時(shí)裂隙巖體斷裂損傷機(jī)理的研究4.1 概述4.2 脆性巖石斷口斷裂機(jī)理的實(shí)驗(yàn)分析研究4.2.1 全應(yīng)力?應(yīng)變過程數(shù)控巖石滲透性試驗(yàn)4.2.2 脆性巖石斷口斷裂機(jī)理分析與實(shí)驗(yàn)研究4.3 滲流對裂隙巖體損傷斷裂的影響4.3.1 滲透水壓作用時(shí)裂隙巖體變形研究4.3.2 滲透水壓對巖體強(qiáng)度的影響第五章 裂隙巖體滲流模型研究5.1 概述5.1.1 模型與模擬5.1.2 巖體水流系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型5.2 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)與滲透壓作用下的裂隙巖體變形特征5.2.1 壓剪應(yīng)力狀態(tài)下裂隙巖體變形研究5.2.2 拉剪應(yīng)力狀態(tài)下裂隙巖體變形研究5.2.3 滲透壓力作用下裂隙巖體變形研究5.3 裂隙巖體滲流特征的研究5.4 單裂隙滲流規(guī)律的研究5.4.1 立方定理及其適用性5.4.2 廣義立方定理5.5 等效連續(xù)介質(zhì)滲流模型5.5.1 確定巖體滲透張量的一般方法5.5.2 基于滲流能量泛函的方法5.5.3 代表性單元體積?REV?第六章 裂隙巖體滲流場與損傷場耦合模型研究6.1 概述6.2 滲流對裂隙巖體應(yīng)力場的力學(xué)效應(yīng)6.3 滲流對裂隙巖體損傷演化的作用6.3.1 壓剪應(yīng)力狀態(tài)下滲流對裂隙損傷演化的影響6.3.2 拉剪應(yīng)力狀態(tài)下滲流對裂隙損傷演化的影響6.4 滲透張量隨裂隙損傷的演化特征6.5 裂隙巖體非穩(wěn)態(tài)滲流場與損傷場耦合方程研究6.5.1 等效連續(xù)介質(zhì)滲流場數(shù)學(xué)模型6.5.2 等效連續(xù)介質(zhì)巖體的應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型第七章 裂隙巖體損傷斷裂的分形研究7.1 概述7.1.1 裂隙巖體損傷斷裂分形研究的現(xiàn)狀7.1.2 裂隙巖體損傷斷裂分形研究的基本問題7.1.3 裂隙巖體損傷斷裂分形研究的發(fā)展趨勢7.2 分形與分維7.2.1 引言7.2.2 分維測定方法7.3 單軸壓縮巖石損傷斷裂的分形特征7.3.1 單軸壓縮時(shí)巖石損傷斷裂的分維特征7.3.2 巖石損傷斷裂分維的物理意義7.3.3 巖石損傷斷裂分維的實(shí)踐意義7.4 三軸壓縮巖石損傷斷裂的分形特征7.4.1 三軸壓縮時(shí)巖石損傷斷裂的分布特征7.4.2 三軸壓縮時(shí)巖石損傷斷裂的分維特征7.5 巖石損傷斷裂斷口的分形特征7.5.1 巖石脆性破裂斷口分維的測定方法7.5.2 巖石損傷破裂斷口的分維特征7.6 巖石損傷斷裂破損物的分形特征7.6.1 分維的計(jì)算方法7.6.2 巖石破裂破損物粒度分布的分維特征7.7 裂隙巖體結(jié)構(gòu)面的統(tǒng)計(jì)分形特征7.7.1 巖體裂隙結(jié)構(gòu)面的分形模型7.7.2 巖體裂隙結(jié)構(gòu)面的分形統(tǒng)計(jì)特征7.7.3 巖體裂隙結(jié)構(gòu)面分形的認(rèn)識(shí)與討論7.8 裂隙巖體工程分類的分形研究7.8.1 巖體工程分類的研究現(xiàn)狀7.8.2 巖體工程分類研究的發(fā)展趨勢7.8.3 巖石RQD的分形模型7.8.4 裂隙巖體工程分類的分形方法第八章 工程實(shí)例應(yīng)用研究8.1 三峽工程永久船閘高邊坡工程地質(zhì)概述8.2 三峽工程永久船閘高邊坡裂隙巖體損傷流變研究8.2.1 裂隙巖體損傷流變的計(jì)算參數(shù)8.2.2 計(jì)算結(jié)果分析8.3 三峽工程永久船閘高邊坡裂隙巖體滲流損傷耦合變形研究8.3.1 裂隙巖體滲流損傷耦合變形的計(jì)算參數(shù)8.3.2 計(jì)算結(jié)果分析8.4 三峽工程壩址區(qū)巖體斷裂的分形研究8.4.1 巖體斷層空間分布的分形特征8.4.2 斷層巖的分形特征8.4.3 巖石裂隙的分形特征8.4.4 巖體裂隙的分維與巖體質(zhì)量的關(guān)系參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者將分形論應(yīng)用于地震活動(dòng)、巖石破裂、邊坡變形、滲流及活斷層研究等方面，取得了重要進(jìn)展，這些均為裂隙巖體損傷斷裂力學(xué)領(lǐng)域的分形研究打下良好的基礎(chǔ)。為了深化分形理論在裂隙巖體損傷力學(xué)的研究領(lǐng)域，利用分形理論更好地解決工程實(shí)際問題，作者認(rèn)為在目前和今后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)，裂隙巖體損傷斷裂的分形研究應(yīng)朝以下幾個(gè)方面拓展?！　。?）多重分形是裂隙巖體損傷斷裂分形研究的主旋律　　分形概念揭示了自然界中一大類無規(guī)形體的內(nèi)在規(guī)律性——標(biāo)度不變性。裂隙巖體從本質(zhì)上講是一個(gè)開放系統(tǒng)，同外界環(huán)境存在著物質(zhì)和能量的交換，都處于一個(gè)復(fù)雜的非線性狀態(tài)中，對裂隙巖體損傷斷裂系統(tǒng)而言，開放性、不平衡性、無序性和非線性是長期的和絕對的；封閉性、平衡性、有序性和線性則是暫時(shí)的和相對的。因此，對裂隙巖體損傷斷裂作用或現(xiàn)象，可以從不同的角度去研究，也就可以有不同種類的分維，故新種類分維的建立和引入已是十分自然的。多重分形已為分形理論在物理系統(tǒng)中的應(yīng)用開辟了新的研究領(lǐng)域，它可以看作是大量不同無標(biāo)度區(qū)的集合，從理論上講，裂隙巖體損傷斷裂系統(tǒng)絕大多數(shù)都是多重分形。因此，多重分形應(yīng)是裂隙巖體損傷斷裂領(lǐng)域分形研究的主旋律。同時(shí)，用多重分形的方法研究裂隙巖體損傷斷裂的時(shí)空分布結(jié)構(gòu)，可以從中獲取研究其動(dòng)力學(xué)本質(zhì)的信息，深化我們對裂隙巖體損傷斷裂作用過程物理本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，對發(fā)展裂隙巖體損傷斷裂力學(xué)的不確定性分析方法提供一些新的啟示。　?。?）裂隙巖體損傷斷裂系統(tǒng)分形結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特征　　目前有關(guān)裂隙巖體損傷斷裂現(xiàn)象分形特征的研究僅僅表征的是裂隙巖體損傷斷裂系統(tǒng)的一種靜態(tài)特征，也就是說，僅僅致力于裂隙系統(tǒng)的定量描述，對產(chǎn)生分形的動(dòng)力學(xué)機(jī)制幾乎沒有涉及。因此，必須開展裂隙巖體損傷斷裂作用過程的分形研究，引入非平衡態(tài)物理學(xué)中的概念和方法及時(shí)間過程參量，來研究裂隙巖體損傷斷裂作用過程的時(shí)間演化規(guī)律和裂隙巖體損傷斷裂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)度行為。同時(shí)還要研究巖體工程地質(zhì)條件對裂隙巖體損傷斷裂系統(tǒng)分維的影響，根據(jù)巖體工程地質(zhì)勘測資料反演建立裂隙巖體損傷斷裂作用過程的動(dòng)力學(xué)模式，探索裂隙巖體損傷斷裂系統(tǒng)分形生長的規(guī)律性，認(rèn)識(shí)裂隙巖體損傷斷裂分形的尺度范圍與主要裂隙巖體損傷斷裂作用過程尺度范圍的關(guān)系?！　。?）裂隙巖體損傷斷裂分維的工程地質(zhì)意義　　裂隙巖體損傷斷裂分形研究的一個(gè)發(fā)展趨勢，就是要努力探索分維的工程地質(zhì)意義。這一點(diǎn)從某種意義上講，比對裂隙巖體損傷斷裂現(xiàn)象的分形描述更為重要。因?yàn)椴煌N類的分維，其物理意義和反映的工程地質(zhì)內(nèi)涵可能不一致。　　……

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