巖石物理學(xué)基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

席道瑛、徐松林編著的《巖石物理學(xué)基礎(chǔ)(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)精品教材)
》共分為9章，較全面地?cái)⑹隽藥r石物理學(xué)的基本原理及其在實(shí)踐中的應(yīng)用，書(shū)中引進(jìn)了近幾年國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究成果，具有較強(qiáng)的學(xué)科前沿性；在內(nèi)容上面也比較注重與地球物理勘探和工程實(shí)際相結(jié)合，所以實(shí)用性較強(qiáng)。
《巖石物理學(xué)基礎(chǔ)(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)精品教材)》是作者在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院二十多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，既具有較深的理論基礎(chǔ)，又有較寬的巖石物理學(xué)知識(shí)面，相信本書(shū)能給從事巖石物理學(xué)研究的師生及科研人員一些啟發(fā)，可供高等院校、研究所和工程單位等參考。

書(shū)籍目錄

前言
第1章  固體力學(xué)基礎(chǔ)
  1.1  應(yīng)力
    1.1.1  應(yīng)力矢量
    1.1.2  一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)力張量的引入
    1.1.3  主應(yīng)力，應(yīng)力張量不變量
    1.1.4   Mohr圓
    1.1.5  地質(zhì)應(yīng)力
  1.2  應(yīng)變
    1.2.1  位移，變形，應(yīng)變和應(yīng)變率的概念
    1.2.2  體積應(yīng)變
  1.3  屈服條件
    1.3.1  屈服條件的概念
    1.3.2  應(yīng)力張量的分解及應(yīng)辦偏量
    1.3.3  屈服準(zhǔn)則
  1.4  材料的本構(gòu)關(guān)系
    1.4.1  彈性應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系
    1.4.2  塑性應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系
    1.4.3  靜水壓實(shí)驗(yàn)
    1.4.4  巖石典型的應(yīng)力一應(yīng)變曲線
    1.4.5  計(jì)及應(yīng)變率影響的材料本構(gòu)關(guān)系
第2章  巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法
  2.1  試驗(yàn)機(jī)
    2.1.1  概論
    2.1.2  試驗(yàn)機(jī)的剛度與巖樣的可控破裂
    2.1.3  影響試驗(yàn)機(jī)剛度的主要因素
    2.1.4  伺服控制試驗(yàn)機(jī)
  2.2  三軸壓縮實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.2.1  圍壓容器
    2.2.2  高壓的產(chǎn)生
  2.3  巖石靜力學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果
  2.4  應(yīng)力路徑
    2.4.1  加載與卸載
    2.4.2  加載方式及比例加載
    2.4.3  加載面
  2.5  巖石動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)方法
    2.5.1  巖石動(dòng)力學(xué)性質(zhì)
    2.5.2  研究巖石動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的方法
    2.5.3  分段式霍普金森壓桿
  2.6  巖石動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)在地學(xué)中的應(yīng)用
    2.6.1  在油田中的應(yīng)用
    2.6.2  在煤田和沖擊破巖中的應(yīng)用
    2.6.3  巖石動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    2.6.4  巖體的動(dòng)力強(qiáng)度指標(biāo)
第3章  巖石的強(qiáng)度
  3.1   Mohr—COUlomb(M—C)強(qiáng)度理論
    3.1.1  巖石的破裂類(lèi)型
    3.1.2   M—C破裂準(zhǔn)則
    3.1.3  平面應(yīng)力狀態(tài)下的破裂問(wèn)題
  3.2  冪函數(shù)型巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則
    3.2.1  冪函數(shù)型巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則的表達(dá)形式及特點(diǎn)
    3.2.2  實(shí)驗(yàn)類(lèi)型及方法
  3.3   Hoek-Brown準(zhǔn)則
    3.3.1  Hoek-Brown準(zhǔn)則
    3.3.2  滿(mǎn)足廣義H—B準(zhǔn)則的巖體M—c強(qiáng)度參數(shù)
  3.4  平面Griffith準(zhǔn)則
    3.4.1  有張力作用的情況
    3.4.2  有推壓力作用的情況
  3.5  影響巖石強(qiáng)度和破壞的因素
    3.5.1  應(yīng)力狀態(tài)指數(shù)
    3.5.2  強(qiáng)度與圍壓的關(guān)系
    3.5.3  強(qiáng)度與溫度的關(guān)系
    3.5.4  強(qiáng)度與應(yīng)變率和樣品大小的關(guān)系
    3.5.5  影響巖體或巖石變形的因素
第4章  巖石的摩擦和黏滑
  4.1  巖石的摩擦
    4.1.1  巖石的摩擦實(shí)驗(yàn)
    4.1.2  Byerlee定律
    4.1.3   Byerlee定律與Coulomb準(zhǔn)則的比較
    4.1.4   Coulomb準(zhǔn)則和Byeilee定律的應(yīng)用
  4.2  巖石的黏滑
    4.2.1  摩擦滑動(dòng)的兩種形式
    4.2.2  黏滑
    4.2.3  影響?zhàn)せ囊蛩?br />    4.2.4  地震和彈簧滑塊模型
  4.3  地震和摩擦律
    4.3.1  巖石摩擦的本構(gòu)定律
    4.3.2  地震耦合與地震類(lèi)型
    4.3.3  摩擦律的復(fù)雜性及地震機(jī)理研究中未解決的問(wèn)題
  4.4  動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)研究
    4.4.1  地震局部剪切滑動(dòng)帶
    4.4.2  動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)
    4.4.3  地震滑動(dòng)時(shí)斷層的弱化和生熱
    4.4.4  地震斷層熔化潤(rùn)滑的天然和實(shí)驗(yàn)證據(jù)
    4.4.5  滑動(dòng)速度接近地震速率時(shí)石英巖中的摩擦
第5章  巖石中的應(yīng)力腐蝕
  5.1  孔隙壓力與有效應(yīng)力定律
    5.1.1  孔隙壓力Pp(Pore-Pressure)
    5.1.2  有效應(yīng)力定律
    5.1.3  孔隙壓力對(duì)巖石強(qiáng)度的影響
  5.2  達(dá)西(Darcy)定律
    5.2.1   Darcv定律
    5.2.2  擴(kuò)散方程
    5.2.3  擴(kuò)散方程的特征時(shí)間
  5.3  影響巖石滲透率的因素
    5.3.1  巖石的滲透率
    5.3.2  滲透率隨壓力的變化
    5.3.3  巖石的滲透系數(shù)隨溫度的變化
  5.4  流體輸運(yùn)模型——等效管道模型
  5.5  孔隙流體對(duì)斷裂的影響
    5.5.1  孔隙流體的力學(xué)作用——致穩(wěn)作用
    5.5.2  孔隙流體的表面化學(xué)作用
第6章  地殼及上地幔頂部的偏應(yīng)力狀態(tài)
  6.1  巖石圈和軟流圈
    6.1.1  地球形狀的觀測(cè)
    6.1.2  地殼均衡
  6.2  實(shí)地應(yīng)力測(cè)量
    6.2.1  地質(zhì)學(xué)方法
    6.2.2  地震的震源機(jī)制
    6.2.3  剪切生熱與斷層應(yīng)力狀態(tài)
    6.2.4  應(yīng)力測(cè)量結(jié)果
  6.3  由巖體強(qiáng)度推斷地殼應(yīng)力狀態(tài)的范圍
    6.3.1  巖石的脆性破裂強(qiáng)度
    6.3.2  巖石的摩擦強(qiáng)度
    6.3.3  巖石的流動(dòng)
第7章  聲學(xué)方法在巖石力學(xué)中的應(yīng)用
  7.1  彈性波速的測(cè)量
    7.1.1  有界彈性介質(zhì)中波的傳播
    7.1.2  波速的測(cè)量方法
  7.2  巖石中彈性波衰減的測(cè)量
    7.2.1  應(yīng)力循環(huán)測(cè)Q
    7.2.2  自由衰減測(cè)Q
    7.2.3  共振法測(cè)Q
    7.2.4  頻譜振幅比法測(cè)Q
第8章  巖石依賴(lài)于時(shí)間的效應(yīng)
  8.1  時(shí)間效應(yīng)的概述
  8.2  巖石的蠕變
    8.2.1  理想彈性元件——彈簧
    8.2.2  黏性元件——牛頓流體或阻尼器
    8.2.3  黏彈性體——Maxwell模型
    8.2.4   Voigt模型——開(kāi)爾文模型
    8.2.5  普遍化Voigt模型
    8.2.6   Burge模型
    8.2.7  巖石的彎曲蠕變模型
  8.3  時(shí)溫對(duì)應(yīng)原理及疊合曲線
    8.3.1  材料的模量一時(shí)間曲線
    8.3.2   WLF方程
    8.3.3  時(shí)溫等效作圖法
  8.4  巖石時(shí)溫對(duì)應(yīng)關(guān)系
    8.4.1  飽和多孔巖石弛豫衰減的時(shí)溫等效性
    8.4.2  花崗巖蠕變?nèi)崃?松弛模量)的時(shí)溫等效性
    8.4.3  巖石移位因子參數(shù)的確定
    8.4.4  時(shí)溫等效原理應(yīng)用范圍的討論及其拓展
第9章  巖石的其他特性
  9.1  巖石的磁性
    9.1.1  地磁要素
    9.1.2  巖石的磁性
    9.1.3  地磁場(chǎng)的歷史和古地磁學(xué)
    9.1.4  古地磁場(chǎng)和有關(guān)地磁參數(shù)的確定
    9.1.5  古地磁學(xué)在地學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例
  9.2  巖石的電學(xué)性質(zhì)
    9.2.1  巖石的電阻率、視電阻率和介電常數(shù)
    9.2.2  巖石電學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用
    9.2.3  巖石電磁特性的應(yīng)用
  9.3  巖石的熱學(xué)性質(zhì)
    9.3.1  熱傳導(dǎo)方程
    9.3.2  巖石的比熱、導(dǎo)熱率和熱膨脹系數(shù)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   第八種情況對(duì)應(yīng)的是非常差的柔軟巖體的淺部裂隙。它對(duì)原始巖體和等效巖體的有承載力或無(wú)承載力的裂隙的響應(yīng)如計(jì)算得到的那樣是彈塑性的。對(duì)于所有這三種巖體，在比較深的深度下，b和d是不穩(wěn)定的，沒(méi)有在表中給出。計(jì)算得到的等效巖體中淺部沒(méi)有承載力的裂隙位移和塑性區(qū)深度與原始巖體A不是很接近。對(duì)于淺部有承載力的裂隙，計(jì)算得到的等效裂隙的響應(yīng)也與原始裂隙的響應(yīng)不是很接近。 3.對(duì)原始巖體和等效巖體強(qiáng)度參數(shù)研究的認(rèn)識(shí) 從以上討論的情況不難得出，一個(gè)計(jì)算滿(mǎn)足廣義H—B強(qiáng)度準(zhǔn)則的巖體等效M—C強(qiáng)度參數(shù)的簡(jiǎn)單方法得到了發(fā)展。發(fā)展一套計(jì)算裂隙周?chē)那鷰r的第三主應(yīng)力的上限的公式是很有必要的。這個(gè)主應(yīng)力的下限可以認(rèn)為是承載力。在計(jì)算不同性質(zhì)圍巖的各種裂隙的等效性質(zhì)、應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度和承載力時(shí)運(yùn)用了近似的方法，這些等效裂隙的響應(yīng)用計(jì)算得到的具有等效性質(zhì)的裂隙進(jìn)行了檢驗(yàn)，這些等效性質(zhì)則是通過(guò)另外的方法計(jì)算得到的，也對(duì)原始裂隙進(jìn)行了檢驗(yàn)（Hoek等，2002）。 對(duì)于巖石狀態(tài)比較好的情況1～5，兩種方法對(duì)裂隙圍巖都給出了很好的性質(zhì)，這些性質(zhì)的響應(yīng)與原始巖體的裂隙的響應(yīng)吻合得很好。盡管如此，對(duì)于巖石狀態(tài)比較差的情況6～8，尤其是樣本8，得到的等效性質(zhì)就沒(méi)有上面的情況好。對(duì)后面幾個(gè)樣本，裂隙的響應(yīng)對(duì)強(qiáng)度參數(shù)特別敏感。并且，這些等效性質(zhì)使得我們可以很好地預(yù)見(jiàn)原始巖體的彈性、屈服和碎裂響應(yīng)。總之，這兩種方法得到的等效巖體可以很好地再現(xiàn)原始巖體。 H—B強(qiáng)度準(zhǔn)則適用于計(jì)算無(wú)承載力裂隙的等效巖體性質(zhì)，并且得到了驗(yàn)證（Hoek等，2002）。對(duì)于性質(zhì)非常差的巖體，這種方法大打折扣，其原因可能是裂隙的響應(yīng)對(duì)裂隙參數(shù)非常敏感。然而，這種方法不是在實(shí)際應(yīng)力范圍下考慮的，而是在一個(gè)人為假定的范圍下考慮的。這個(gè)假定的應(yīng)力范圍能給出較好的等效性質(zhì)，尤其是對(duì)無(wú)承載應(yīng)力的隧道。 眾多H～B強(qiáng)度準(zhǔn)則的方法在計(jì)算沒(méi)有承載力的情況下的等效性質(zhì)時(shí)與前一種方法相比可能還不算成功（Hoek，2002）。那些偏差經(jīng)常處于保守的一邊。但是，考慮的是樣本洞穴的實(shí)際應(yīng)力范圍，其上限同等效巖體的上限非常接近。這使得我們可以有兩個(gè)延伸。第一個(gè)就是計(jì)算區(qū)分等效性質(zhì)的承載力的能力，這對(duì)于軟弱巖體的結(jié)構(gòu)尤其重要。而且，對(duì)于運(yùn)用在樣本上的普遍比較小的承載力（Sofianos等，2002；Hoek等，2002），用前面所講的方法，等效性質(zhì)馬上會(huì)有一個(gè)很好的改善。

編輯推薦

　　《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)精品教材：巖石物理學(xué)基礎(chǔ)》是“十二五”國(guó)家重點(diǎn)圖書(shū)出版規(guī)劃項(xiàng)目。

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