加錨斷續(xù)節(jié)理巖體破壞機理及工程應用

內容概要

　　本書主要研究斷續(xù)節(jié)理巖體裂隙在復雜應力狀態(tài)下的擴展規(guī)律和錨桿的加固及止裂增韌機理，研究節(jié)理面和巖橋的破壞過程、模式及其強度特性，巖錨共同作用及漸進破壞機理，建立錨桿加固止裂的突變模型及加錨巖體的斷裂損傷本構模型及相關的計算方法。建立了加錨斷續(xù)節(jié)理巖體穩(wěn)定性計算分析方法；提出錨桿增韌止裂機理，并建立了增韌效果評價經(jīng)驗公式；提出了錨桿控制裂紋失穩(wěn)擴展的突變模型，為評價加錨巖體穩(wěn)定性和提前采取合理加固措施提供決策依據(jù)；開發(fā)了可有效考慮錨固效應的大型三維斷裂損傷有限元程序，并應用于國內多個大型水電與隧道工程中，取得顯著效果。為巖體工程穩(wěn)定性評價和布錨參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。

書籍目錄

巖石力學與工程研究著作叢書》序《巖石力學與工程研究著作叢書》編者的話前言第1章 緒論1.1 引言1.2 概述1.2.1 節(jié)理巖體與錨桿加固理論研究現(xiàn)狀1.2.2 節(jié)理巖體裂隙擴展研究現(xiàn)狀1.2.3 CT技術在巖石力學中的應用研究現(xiàn)狀1.2.4 聲發(fā)射技術在巖石力學中的應用研究現(xiàn)狀1.3 本書研究方法和內容1.3.1 本書的研究方法1.3.2 本書研究內容參考文獻第2章 節(jié)理巖體裂隙擴展的CT試驗2.1 引言2.2 CT技術原理2.2.1 CT技術檢測原理2.2.2 CT試驗可以解決的巖石力學問題2.3 試驗設備2.3.1 本試驗的CT機配套設備簡介2.3.2 CT圖像信息的提取2.4 試件的加工制作2.4.1 試件加工材料的選取2.4.2 含裂隙試件加工示意圖2.4.3 試件的測量2.4.4 試驗方法2.5 單裂隙試件單軸壓縮的裂紋擴展CT試驗研究2.5.1 單裂隙試件單軸壓縮的CT試驗2.5.2 方案一——同心圓區(qū)域CT分析2.5.3 方案二——等圓區(qū)域CT分析2.5.4 方案三——等橢圓區(qū)域CT分析2.5.5 縱向CT掃描圖像分析2.5.6 密度應力分析2.5.7 損傷變量分析2.5.8 裂隙擴展寬度的估算方法2.5.9 小結2.6 雙裂隙試件單軸壓縮的裂紋擴展CT試驗研究2.6.1 含44°雙裂隙試件單軸壓縮的CT試驗2.6.2 方案一——同心圓區(qū)域CT分析2.6.3 方案二——等圓區(qū)域CT分析2.6.4 方案三——等橢圓區(qū)域CT分析2.6.5 縱向CT掃描圖像分析2.6.6 小結2.7 單裂隙試件三軸壓縮的裂紋擴展CT試驗研究2.7.1 含19°單裂隙試件三軸壓縮的CT試驗2.7.2 方案一——同心圓區(qū)域CT分析2.7.3 方案二——等圓區(qū)域CT分析2.7.4 方案三——等橢圓區(qū)域CT分析2.7.5 縱向CT掃描圖像分析2.7.6 小結2.8 雙裂隙試件三軸壓縮的裂紋擴展CT試驗研究2.8.1 含36°雙裂隙試件三軸壓縮的CT試驗2.8.2 方案一——同心圓區(qū)域CT分析2.8.3 方案二——等圓區(qū)域CT分析2.8.4 方案三——等橢圓區(qū)域CT分析2.8.5 縱向CT掃描圖像分析2.8.6 小結參考文獻第3章 節(jié)理巖體裂隙斷裂聲發(fā)射試驗研究3.1 引言3.2 測試系統(tǒng)3.3 不同材料內置裂隙擴展及貫通規(guī)律3.3.1 試驗材料及試樣制備3.3.2 三維裂隙的制作3.3.3 均質材料中裂隙擴展與貫通3.3.4 非均質材料的擴展特征3.3.5 小結3.4 表面裂隙擴展模式及其斷裂機理3.4.1 試驗研究3.4.2 試驗結果及討論3.4.3 表面裂隙附近應變分析3.4.4 表面裂隙擴展的聲發(fā)射試驗研究3.4.5 裂隙深度比對斷裂模式及強度的影響3.4.6 砂巖中表面裂隙擴展破裂3.4.7 反翼裂紋產(chǎn)生的力學機理3.4.8 小結參考文獻第4章 拉伸狀態(tài)下節(jié)理巖體裂隙擴展試驗研究4.1 引言4.2 改進的直接拉伸試驗技術4.2.1 現(xiàn)有主要直接拉伸試驗技術4.2.2 改進的直接拉伸試驗技術4.3 拉伸狀態(tài)下三維內置裂隙擴展試驗研究4.3.1 試驗材料和含裂隙試件的制備4.3.2 拉伸試驗裝置和測試系統(tǒng)4.3.3 含裂隙試件拉伸力學和斷裂特征4.3.4 裂隙傾角對試件力學性能和斷裂特征的影響4.3.5 小結4.4 拉伸狀態(tài)下三維表面裂隙擴展試驗研究4.4.1 試件制作4.4.2 試驗結果及分析參考文獻第5章 節(jié)理巖體中錨桿加固止裂試驗研究5.1 引言5.2 試件的加工制作5.2.1 相似材料的研制及其力學參數(shù)的測定5.2.2 錨桿材料的選擇5.2.3 模具及內置裂隙的制作5.3 表面裂隙不同錨固方式小試件單軸壓縮試驗研究5.3.1 預制裂隙形態(tài)及加錨方式5.3.2 應力-應變曲線及試件力學特性分析5.3.3 破壞模式及斷裂機理分析5.3.4 小結5.4 表面裂隙不同錨固方式小試件單軸拉伸試驗研究5.4.1 錨固角度對錨固效果影響規(guī)律研究5.4.2 錨固位置對錨固效果影響規(guī)律研究5.5 節(jié)理巖體錨固效應大試塊試驗研究5.5.1 試驗總體設計5.5.2 試驗結果及分析參考文獻第6章 復雜應力狀態(tài)下斷續(xù)節(jié)理巖體斷裂損傷機理研究及其應用6.1 引言6.2 裂紋起裂判據(jù)及擴展方向6.2.1 起裂準則6.2.2 裂紋擴展方向6.3 復雜應力狀態(tài)下加錨節(jié)理裂紋擴展長度的確定6.3.1 壓剪情況下分支裂紋擴展長度6.3.2 拉剪應力狀態(tài)下分支裂紋擴展長度6.4 巖體加錨增韌模型試驗研究6.5 裂隙巖體大型洞室群施工順序優(yōu)化研究6.5.1 洞室群所在圍巖地質構造概況及有關參數(shù)6.5.2 計算有關參數(shù)6.5.3 開挖假定及有限元計算有關問題6.5.4 洞室群施工順序優(yōu)化分析6.5.5 小結參考文獻第7章 加錨斷續(xù)節(jié)理巖體復雜應力狀態(tài)下本構關系、損傷演化方程及工程應用7.1 引言7.2 加錨節(jié)理面抗剪強度與變形特點7.3 節(jié)理面附近錨桿形變能及節(jié)理面形變能7.3.1 錨桿在節(jié)理裂隙面附近的形變能7.3.2 節(jié)理裂隙形變能7.4 加錨節(jié)理裂隙巖體的本構關系7.4.1 加錨節(jié)理巖體等效模型7.4.2 分析構元等效模型中無錨節(jié)理裂紋體的等效勁度7.4.3 分析構元等效模型中錨桿軸向力產(chǎn)生的等效勁度7.4.4 分析構元等效模型中錨桿的“銷釘”作用及裂紋體殘余能量產(chǎn)生的等效勁度7.5 加錨斷續(xù)節(jié)理巖體拉剪應力狀態(tài)下本構關系的研究7.5.1 加錨節(jié)理巖體節(jié)理面及錨桿變形分析7.5.2 錨桿在節(jié)理面附近聚積的形變能7.5.3 加錨節(jié)理巖體構元等效模型7.6 斷續(xù)節(jié)理巖體拉壓剪受力狀態(tài)下的本構關系7.7 加錨損傷巖體本構方程不同表現(xiàn)形式之間的轉換關系7.8 損傷演化方程7.8.1 壓剪應力場下?lián)p傷演化方程7.8.2 拉剪應力場下?lián)p傷演化方程7.9 三峽右岸地下電站廠房節(jié)理圍巖穩(wěn)定性斷裂損傷分析7.9.1 巖體力學參數(shù)和初始地應力7.9.2 計算范圍及工況7.9.3 計算結果7.9.4 小結參考文獻第8章 裂紋擴展穩(wěn)定性及遇到分界面時穿越條件研究8.1 裂紋擴展失穩(wěn)的突變模型8.1.1 概述8.1.2 裂紋擴展的突變模型8.1.3 小結8.2 裂紋擴展遇到分界面時穿越條件分析參考文獻第9章 工程應用9.1 瑯砑山抽水蓄能電站地下廠房洞室群穩(wěn)定性分析9.1.1 工程概況和工程地質條件9.1.2 數(shù)值計算分析相關條件9.1.3 施工開挖方案9.1.4 地下廠房支護設計方案9.1.5 斷裂損傷有限元分析法的計算結果9.1.6 小結9.2 青島膠州灣隧道最小巖石覆蓋厚度的斷裂損傷分析9.2.1 引言9.2.2 計算模型9.2.3 計算參數(shù)9.2.4 計算結果9.2.5 小結9.3 象山港海底隧道最小頂板厚度的三維斷裂損傷分析9.3.1 引言9.3.2 計算目的和任務9.3.3 計算模型9.3.4 計算參數(shù)9.3.5 計算結果9.3.6 小結

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