节理岩体损伤本构模型及工程应用PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 岩体动态、静态力学特性试验研究进展及评述 4

1.2.1 岩体静态力学特性的试验研究进展 4

1.2.2 岩体动态力学特性的试验研究进展 12

1.2.3 研究评述 16

1.3 岩体动态、静态损伤本构模型研究进展及评述 16

1.3.1 岩体静态损伤本构模型研究进展 17

1.3.2 岩体动态损伤本构模型研究进展及评述 23

1.3.3 研究评述 30

1.4 岩体动态、静态损伤数值计算研究进展及评述 31

1.4.1 岩体静态损伤数值计算研究进展 31

1.4.2 岩体动态损伤数值计算研究进展 32

1.4.3 研究评述 32

1.5 本书的主要内容 33

2 节理岩体力学特性的试验研究 35

2.1 引言 35

2.2 节理岩体静态单轴压缩试验 36

2.2.1 试验概况 36

2.2.2 试验结果及分析 38

2.2.3 试验结论 47

2.3 同时考虑宏观、细观缺陷的节理岩体静态单轴压缩试验 48

2.3.1 试验概况 48

2.3.2 试验结果及分析 49

2.3.3 试验结论 52

2.4 节理岩体动态SHPB试验 53

2.4.1 试验概况 53

2.4.2 试验结果及分析 55

2.4.3 试验结论 64

2.5 石灰岩节理试件动态SHPB试验 65

2.5.1 试验概况 65

2.5.2 试验结果及分析 67

2.5.3 试验结论 76

2.6 节理岩体动态摆锤式冲击试验 77

2.6.1 摆锤式冲击试验原理及试验方案 77

2.6.2 试验结果及分析 78

2.6.3 试验结论 82

3 基于统计损伤模型的贯通节理岩体损伤本构模型 83

3.1 引言 83

3.2 岩石损伤统计本构模型 84

3.2.1 岩石微元强度准则 86

3.2.2 岩石微元强度随机分布函数及相应的损伤模型 87

3.3 节理岩体损伤介质力学模型 90

3.3.1 损伤张量的定义 90

3.3.2 损伤演化方程 93

3.3.3 含损伤的本构方程 94

3.4 考虑宏观、细观缺陷耦合的节理岩体静态损伤本构模型 96

3.4.1 宏观、细观缺陷耦合损伤变量计算方法 96

3.4.2 岩体静态损伤本构模型的建立 100

3.4.3 算例分析 100

3.5 含单条贯通节理的岩体单轴压缩损伤本构模型 106

3.5.1 贯通节理岩体的破坏机理分析 107

3.5.2 贯通节理岩体损伤变量的计算 108

3.5.3 考虑宏观、细观缺陷耦合的贯通节理岩体单轴压缩损伤本构模型 110

3.5.4 算例分析 111

3.6 考虑宏观、细观损伤耦合的贯通节理岩体动态损伤本构模型 113

3.6.1 本构模型的建立 114

3.6.2 参数确定 114

3.6.3 算例分析 115

4 基于元件模型的贯通节理岩体损伤本构模型 117

4.1 引言 117

4.2 元件模型理论 117

4.2.1 结构体变形机制元件 118

4.2.2 结构面变形机制元件 119

4.3 贯通节理岩体单轴压缩静态损伤本构模型 121

4.3.1 基于岩块和节理变形组合的岩体压缩变形本构方程 121

4.3.2 算例分析 123

4.4 贯通节理岩体三轴压缩静态损伤本构模型 126

4.4.1 三轴压缩下岩块与节理面的变形本构方程 126

4.4.2 算例分析 129

4.5 考虑节理剪切强度的贯通节理岩体单轴压缩静态损伤本构模型 130

4.5.1 考虑节理剪切强度对模型的修正 130

4.5.2 算例分析 131

4.6 考虑节理剪切强度的贯通节理岩体动态单轴压缩变形本构模型 133

4.6.1 本构模型的建立 133

4.6.2 本构模型的参数确定方法 135

5 基于TCK模型的贯通节理岩体动态损伤本构模型 137

5.1 引言 137

5.2 岩石细观动态损伤本构模型 138

5.2.1 基于TCK的岩石细观动态损伤本构模型 138

5.2.2 算例分析 140

5.3 基于宏观、细观缺陷耦合的贯通节理岩体复合损伤张量 143

5.3.1 贯通节理岩体细观损伤变量 143

5.3.2 贯通节理岩体宏观损伤张量 144

5.3.3 贯通节理岩体宏细观缺陷耦合损伤变量 144

5.4 基于宏观、细观缺陷耦合的贯通节理岩体动态损伤本构模型 144

5.4.1 基于TCK模型的岩体动态损伤本构方程 144

5.4.2 算例分析 145

5.4.3 模型验证 149

6 基于TCK模型的非贯通节理岩体动态损伤本构模型 151

6.1 引言 151

6.2 单轴压缩下非贯通节理岩体宏观损伤张量计算 151

6.2.1 非贯通节理岩体单轴压缩荷载作用方向上的损伤变量计算 152

6.2.2 应力强度因子计算 153

6.2.3 损伤变量的张量化 155

6.2.4 算例分析 156

6.3 双轴压缩下非贯通节理岩体宏观损伤张量计算 159

6.3.1 非贯通节理岩体双轴压缩荷载作用方向上的损伤变量计算 159

6.3.2 应力强度因子计算 160

6.3.3 算例分析 161

6.4 考虑宏细观缺陷耦合的非贯通节理岩体动态损伤本构模型 165

6.5 非贯通节理岩体弹性矩阵的确定 165

6.6 算例分析 169

6.6.1 含单组非贯通闭合节理的岩体力学特性 169

6.6.2 载荷应变率对岩体动力学特性的影响 170

6.6.3 节理内摩擦角对岩体动力学特性的影响 170

6.6.4 节理法向及切向刚度对岩体动力学特性的影响 171

6.6.5 节理厚度对岩体动力学特性的影响 172

6.6.6 节理倾角对岩体动力学特性的影响 172

6.7 模型验证 174

7 综合考虑宏观、细观缺陷的岩体静态破坏机理及强度分析 176

7.1 引言 176

7.2 综合考虑宏观、细观缺陷的岩体破坏机理 177

7.2.1 岩体材料破坏现象及破坏机理 177

7.2.2 直立层状岩质边坡溃屈破坏机理研究 179

7.2.3 顺倾层状岩质边坡溃屈破坏机理研究 186

7.3 综合考虑宏观、细观缺陷的岩体强度分析 187

7.3.1 仅考虑宏观缺陷时的岩体强度分析 187

7.3.2 综合考虑宏观、细观缺陷时的岩体强度分析 190

8 考虑采矿爆破荷载的地下矿山矿柱尺寸设计 192

8.1 引言 192

8.2 石人沟铁矿地下开采工程简介 193

8.2.1 矿山概述 193

8.2.2 矿山地质概况 193

8.2.3 矿体开采总体设计 194

8.2.4 采场爆破设计方案 195

8.3 考虑爆破动荷载时的矿柱尺寸设计 196

8.3.1 动载荷作用下完整矿柱尺寸计算方法 197

8.3.2 动载荷作用下含非贯通节理的矿柱尺寸计算方法 199

参考文献 200