巖體流變理論及其數(shù)值模擬

內(nèi)容概要

本書基于巖體流變基本理論，以作者在巖體流變理論、相關實驗、數(shù)值模擬、反演分析及其工程應用等方面的研究工作為基礎，對不同應力狀態(tài)下巖石黏彈塑性變形全過程的表述方式、對應的本構關系，建立了包括加速流變過程的巖石三維黏彈塑性分析方程；對巖體巖梁與巖板結(jié)構，探討了黏彈性變形解析、分岔失穩(wěn)與屈曲穩(wěn)定理論；對巖體流變有限元模擬方法進行了系統(tǒng)研究，包括巖體黏彈塑性分析、流變反演理論、流變損傷、斷裂、大變形、流-固耦合與流-固-熱耦合流變分析和數(shù)值模擬等；同時，介紹了相關理論和模擬方法的工程應用，涉及隧道工程、地下油氣儲庫工程等。    本書適用于力學、水利、交通、石油、采礦、巖土工程及相關領域科研人員使用，也可作為高等院校相關專業(yè)研究生和本科生的教學參考書。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  巖體流變實驗與理論研究  1.2  巖體流變數(shù)值模擬及工程應用研究  1.3  含缺陷巖體流變力學研究  1.4  巖體流變參數(shù)反演研究  1.5  本書的主要內(nèi)容第2章  巖石流變理論與解析方法  2.1  巖石流變模型    2.1.1  基本模型及流變特性    2.1.2  模型選取原則    2.1.3  模型參數(shù)辨識  2.2  三維本構關系與解析方法    2.2.1  流變微分型本構關系的一維通式    2.2.2  三維本構關系    2.2.3  象空間中的黏彈性參數(shù)變換式    2.2.4  黏彈性問題的解析求解方法    2.2.5  黏彈性問題求解示例  2.3  現(xiàn)場流變荷載實驗解析    2.3.1  黏彈性一般解    2.3.2  不同流變模型下的變形分析    2.3.3  黏彈性參數(shù)與模型識別實例  2.4  三軸蠕變實驗與解析解    2.4.1  三軸蠕變實驗    2.4.2  三軸蠕變實驗解析與參數(shù)識別    2.4.3  花崗巖三軸蠕變實驗結(jié)果分析  2.5  巖石蠕變變形全過程    2.5.1  巖石蠕變變形全過程分析    2.5.2  巖石蠕變?nèi)^程本構方程    2.5.3  巖石蠕變?nèi)^程本構方程的應用第3章  黏彈性巖體結(jié)構變形解析與穩(wěn)定理論  3.1  黏彈性巖板彎曲理論    3.1.1  單邊自由固支巖板的黏彈性解析    3.1.2  復雜邊界巖板的黏彈性分析  3.2  黏彈性巖板穩(wěn)定性分析    3.2.1  巖層黏彈性分析的薄板力學模型    3.2.2  線黏彈性巖板的穩(wěn)定平衡方程    3.2.3  巖板的臨界載荷  3.3  黏彈性巖梁變形分析    3.3.1  黏彈性地基仁巖梁的力學模型    3.3.2  黏彈性地基上巖梁力學行為分析實例  3.4  黏彈性巖梁屈曲穩(wěn)定分析    3.4.1  直立順層邊坡蠕變屈曲的微分方程    3.4.2  直立順層邊坡壓屈的時間相關性分析    3.4.3  直立邊坡屈曲載荷與極限坡高分析  3.5  層狀巖體的變形與分叉    3.5.1  巖層平衡路徑分支與分叉點    3.5.2  巖梁在分叉點的穩(wěn)定性及后屈曲性態(tài)    3.5.3  巖層失穩(wěn)災變判據(jù)及實例    3.5.4  考慮不同拉壓特性的邊坡巖層屈曲變形    3.5.5  層狀邊坡疊梁結(jié)構屈曲性態(tài)分析  3.6  黏彈性巖板動力分析    3.6.1  黏彈性薄板振動微分方程    3.6.2  不同黏彈性模型巖板振動分析比較第4章  巖體流變有限元模擬理論及方法  4.1  黏彈塑性有限元基本方程    1.1.1  有限單元法基本方程    1.1.2  黏彈塑性有限單元法基本方程  4.2  巖體黏彈塑性損傷有限元分析    4.2.1  巖體黏彈塑性損傷本構模型與損傷演化方程    4.2.2  巖體黏彈塑性損傷有限元分析方程    1.2.3  有限元分析程序設計    1.2.4  黏彈塑性損傷分析實例  4.3  黏彈塑性問題大變形分析    1.3.1  巖體黏彈塑性大變形仿真模擬    4.3.2  黏彈塑性損傷大變形有限元分析及其實施過程  4.4  巖石斷裂過程的有限元模擬    1.4.1  基本方程    1.4.2  巖石斷裂過程有限元模擬的應用  4.5  巖體流變加速變形與穩(wěn)定性    1.5.1  巖體流變加速變形系統(tǒng)穩(wěn)定性問題    1.5.2  單元慣性力矩陣的積分    1.5.3  流變加速變形分析實例第5章  巖體流變位移的反演理論  5.1  反演理論概述  5.2  反演分析的基本理論    5.2.1  初始地應力與等效節(jié)點力    5.2.2  線彈性位移反演方程  5.3  黏彈性反分析的基本方程    5.3.1  黏彈性問題的簡化    5.3.2  黏彈性本構關系    5.3.3  黏彈性有限元位移反分析的基本方程  5.4  隧道圍巖流變參數(shù)反演方程    5.4.1  消除部分位移丟失的修正方程    5.4.2  考慮空間效應的修正方程  5.5  隧道圍巖黏彈性參數(shù)的反演方法    5.5.1  參數(shù)回歸反演法    5.5.2  參數(shù)優(yōu)化反演法  5.6  直接反分析法    5.6.1  優(yōu)化反分析法    5.6.2  實驗設計反分析法  5.7  量測支護位移反分析    5.7.1  量測支護位移的線彈性增量反分析    5.7.2  支護條件下黏彈性位移反分析    5.7.3  支架荷載反分析第6章  巖體流-固耦合流變模型及其數(shù)值模擬  6.1  概述  6.2  流-固耦合流變分析的平衡方程    6.2.1  平衡方程的基本格式    6.2.2  平衡方程的空間離散    6.2.3  平衡方程的時間離散  6.3  連續(xù)性方程    6.3.1  連續(xù)性方程的基本格式    6.3.2  連續(xù)性方程的空間離散    6.3.3  連續(xù)性方程的時間離散  6.4  總體控制方程及應用    6.4.1  總體控制方程    6.4.2  流-固耦合流變損傷分析總體方程    6.4.3  流-固耦合流變分析示例第7章  巖體流-固-熱耦合流變模型及其數(shù)值模擬  7.1  概述  7.2  流-固-熱耦合分析平衡方程    7.2.1  本構方程    7.2.2  平衡方程的空間離散    7.2.3  平衡方程的時間離散  7.3  連續(xù)性方程    7.3.1  連續(xù)性方程的基本格式    7.3.2  連續(xù)性方程的空間離散    7.3.3  連續(xù)性方程的時間離散  7.4  能量守恒方程    7.4.1  物體導熱的傅里葉定律    7.4.2  巖體能量守恒方程    7.4.3  能量方程的有限元格式  7.5  總體控制方程及有限元實施分析    7.5.1  流-固-熱耦合流變分析總體方程    7.5.2  流-固-熱耦合流變損傷分析總體方程    7.5.3  理論模型在儲存LNG巖洞工程中的應用第8章  巖體流變數(shù)值模擬工程應用  8.1  施工建造過程的模擬    8.1.1  開挖模擬方法    8.1.2  噴射混凝土和襯砌支護模擬    8.1.3  錨桿支護的模擬    8.1.4  增加荷載的模擬  8.2  巖體結(jié)構特征及非線性問題的模擬  8.3  巖體流變有限元分析步驟  8.4  隧道圍巖流變有限元分析    8.4.1  計算模型與計算參數(shù)    8.4.2  計算結(jié)果分析  8.5  地下儲油巖洞流變有限元分析    8.5.1  計算分析模型及參數(shù)    8.5.2  流變數(shù)值模擬結(jié)果分析主要參考文獻附錄  主要參數(shù)說明

編輯推薦

　　本書是“巖石力學與工程研究著作叢書”之一，該書以作者在巖體流變理論、相關實驗、數(shù)值模擬、反演分析及其工程應用等方面的研究工作為基礎，分8個章節(jié)，對巖石流變理論與解析方法、黏彈性巖體結(jié)構變形解析與穩(wěn)定理論、巖體流變有限元模擬理論及方法、巖體流變位移的反演理論、巖體流-固耦合流變模型及其數(shù)值模擬等方面作了全面詳細的介紹。該書可供從事相關工作的人員作為參考用書使用。

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