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引言 1

第1章 绪论 2

1.1 循环载荷作用下岩体力学特性研究 2

1.1.1 研究的必要性 2

1.1.2 研究的现状 3

1.1.3 研究中的不足 7

1.2 岩体卸荷作用下力学特性研究 7

1.2.1 研究的必要性 7

1.2.2 研究的现状 8

1.2.3 研究中的不足及本书开展的工作 9

1.3 酸性环境下岩体力学特性研究 10

1.3.1 研究的必要性及现状 10

1.3.2 研究中的不足及本书开展的工作 11

1.4 拉剪作用下岩体断裂损伤特性研究 11

1.4.1 研究的必要性 11

1.4.2 研究的现状 12

1.4.3 存在的问题及本书的主要工作 13

1.5 岩质边坡稳定性研究方法 14

1.5.1 岩质边坡稳定性研究现状 14

1.5.2 岩石边坡稳定性分析存在的问题和相关工作 15

1.6 岩体裂隙渗流量的相关研究工作 16

1.7 本章小结 17

第2章 试验设计 18

2.1 岩样的采集与加工 18

2.1.1 采用岩样的原因 18

2.1.2 岩样的种类和切片化验成果 18

2.1.3 采样的筛选 20

2.1.4 采样的工具 20

2.2 试验设备 21

2.2.1 RMT-150C岩土力学试验系统 21

2.2.2 PHS-29A数显pH计 22

2.2.3 ELE岩石渗透仪 22

2.3 试验方法 23

2.4 研究技术路线 23

2.5 本章小结 24

第3章 循环载荷和恒载下的力学响应研究 25

3.1 循环荷载下力学效应研究 25

3.1.1 从能量的角度来说明三种波形的不同加载效果 25

3.1.2 从能量的角度来说明不同频率正弦波对应变累积量的统计 28

3.1.3 从破坏消耗的总能量来比较各种加载方式 30

3.1.4 不同峰值下个能量的分配与转化示意图 33

3.1.5 试件破坏阀值的选取 34

3.1.6 不同条件下力与变形的时间效应分析 35

3.1.7 加卸载循环的计算分析模型 62

3.1.8 力与弹性模量的关系研究 98

3.2 蠕变作用下的力学效应研究 106

3.2.1 砂岩蠕变值变化规律研究 106

3.2.2 卸载时瞬时恢复弹性变形量分析 107

3.2.3 蠕变和循环载荷对试件体应变的不同影响规律 109

3.3 本章小结 109

第4章 节理岩体卸荷条件下力学响应研究 112

4.1 卸荷原理的定性分析 112

4.2 裂纹性质的数值模拟 113

4.2.1 岩体中裂纹的应力集中研究 113

4.2.2 裂纹塑性区的研究 119

4.3 裂纹应力区分析 121

4.3.1 受压时裂纹应力区分布 121

4.3.2 直接叠加与数值模拟结果对比 122

4.3.3 受拉时裂纹的应力分区图 123

4.4 岩体动态卸荷拉裂作用的元件组合模型 126

4.4.1 理想介质的变形性质及力学模型 126

4.4.2 岩石的组合模型 127

4.5 不考虑卸载速率的卸荷岩体本构研究 136

4.5.1 卸荷岩体特点分析 136

4.5.2 试验模型 137

4.5.3 本构的拟合及其改进 137

4.5.4 工程应用 150

4.6 本章小结 153

第5章 屈服准则参数和岩体的断裂韧度研究 155

5.1 Drucker-Prager准则参数与岩体断裂韧度 155

5.1.1 Drucker-Prager准则 155

5.1.2 拉剪裂纹的端部应力 155

5.1.3 D-P准则参数与KⅠC,KⅡC 156

5.2 Coulumb-Mohr准则参数与岩体的断裂韧度 157

5.2.1 Drucker-Prager准则与Coulumb-Mohr准则外接 158

5.2.2 D-P准则与C-M准则内接 158

5.2.3 平面应变的条件下 159

5.3 Hoek-Brown准则参数与岩体断裂韧度 160

5.3.1 一般情况 160

5.3.2 平行共线裂纹 161

5.4 裂纹随机分布时的屈服准则参数与岩体断裂韧度 161

5.4.1 裂纹在整个空间随机分布 161

5.4.2 裂纹在特定空间随机开展 165

5.5 微裂纹区扩展半径r的确定 166

5.5.1 微裂纹区扩展半径r的假定 166

5.5.2 计算实例 166

5.6 推导得出的几组关系式的对比 167

5.7 损伤度分区 167

5.7.1 断裂准则 167

5.7.2 试验数据分析 168

5.7.3 未破坏区的细分 170

5.8 工程应用 171

5.8.1 工程概况及计算模型 171

5.8.2 有限元计算方案 171

5.8.3 有限元计算结果及分析 172

5.8.4 方案二和方案三的结果比较 178

5.8.5 计算值与监测值的对比 179

5.9 本章小结 180

5.9.1 结论 180

5.9.2 建议 181

第6章 酸性溶液浸泡的试验研究 182

6.1 对浸泡的时间尺度的分析和试验方法 182

6.1.1 研究时间尺度的必要性 182

6.1.2 时间尺度方法研究 182

6.2 不同岩性浸泡后岩样表面的形态差别 184

6.2.1 表面形态分析 184

6.2.2 微观解释 186

6.3 钙质中-细砂岩浸泡时间尺度分析 187

6.3.1 采样的筛选 187

6.3.2 岩样性质 187

6.3.3 试验方案 187

6.3.4 试验成果分析 187

6.3.5 化学损伤模型研究 192

6.4 本章小结 194

第7章 加卸载和浸泡的耦合分析 195

7.1 浸泡前后岩石强度变化 195

7.2 化学损伤模型的建立 196

7.2.1 化学损伤模型的分区 196

7.2.2 浸泡后模型弹性模量预测 197

7.2.3 浸泡后模型弹性模量预测值与实测值比较 199

7.3 浸泡中的均化效应与应力应变局部化 199

7.3.1 试验现象分析 200

7.3.2 浸泡后的均化效应研究 200

7.3.3 数值模型试验的数据分析 202

7.3.4 浸泡的缺陷放大作用 209

7.4 浸泡前后能量分配方式和循环破坏包络线面积比较 211

7.5 浸泡前后直接加载破坏对应的能量消耗变化 212

7.6 从破坏模式来分析能量转化 216

7.7 本章小结 216

第8章 岩体渗流的试验研究 218

8.1 无充填时轴压、围压和裂隙深度的影响 218

8.1.1 不同裂隙深度下的围压与流速关系分析 218

8.1.2 不同裂隙深度下的轴压与流速关系分析 220

8.2 填充物不密实时加载路径的影响研究 221

8.3 0.2 5～0.5 mm砂粒填充时渗流规律研究 224

8.3.1 不同围压与轴压下的数据汇总 224

8.3.2 砂粒填充条件下不同开度的影响 227

8.4 不同填充物粒度的影响分析 228

8.5 岩体通过加载裂隙渗流的规律 231

8.6 本章小结 234

第9章 基于有限元计算的岩质边坡分析方法研究 236

9.1 有限元重力加载比例法与强度折减法对比研究 236

9.1.1 有限元强度折减法 236

9.1.2 有限元重力加载比例法的原理和步骤 237

9.1.3 计算结果对比分析 239

9.1.4 有限元计算过程中的特殊情况 243

9.1.5 计算效率的比较 245

9.2 基于有限元分析的边坡稳定性模糊评判方法研究 246

9.2.1 引言 246

9.2.2 现有研究中存在的不足和改进 247

9.2.3 经过修正的评价因子和分级标准 250

9.2.4 隶属度的确定 250

9.2.5 基于有限元分析的权重比 251

9.2.6 综合模糊评判 255

9.2.7 模-精评判体系改进 256

9.2.8 工程应用 257

9.3 本章小结 258

第10章 结论及今后的研究方向 261

10.1 循环与蠕变的研究结论 261

10.2 卸荷原理的研究结论 262

10.3 裂隙断裂韧度和屈服准则参数的研究结论 264

10.4 酸性溶液浸泡试验的研究结论 264

10.5 加卸载和浸泡的耦合分析所得结论 265

10.6 渗流场试验的研究分析所得结论 265

10.7 基于有限元计算的岩质边坡分析方法改进 266

10.8 今后的研究方向 267

参考文献 269