岩石损伤演化理论与数值模拟PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 损伤力学简介 1

1.2 岩石损伤机理检测 2

1.3 岩石损伤模型 3

1.3.1 细观损伤模型 3

1.3.2 宏观唯象损伤模型 5

1.3.3 概率损伤模型 9

1.3.4 材料损伤和破坏的逾渗模型 10

1.3.5 材料损伤和破坏的生长模型 11

1.3.6 统计细观损伤力学 11

1.4 本章小结 11

参考文献 12

2 岩石动力系统演化理论 16

2.1 岩石系统的尺度划分 16

2.2 微损伤系统演化理论（低损伤阶段） 18

2.2.1 微损伤数密度的演化 18

2.2.2 基于微损伤数密度的宏观损伤 20

2.3 损伤演化诱致灾变模式 20

2.3.1 损伤诱致灾变的模式 21

2.3.2 耦合斑图演化模型 21

2.4 灾变的共性特征 22

2.4.1 样本个性 23

2.4.2 跨尺度敏感性 23

2.4.3 应力涨落 24

2.5 本章小结 25

参考文献 26

3 岩石动力系统演化数值模拟方法 27

3.1 引言 27

3.2 细观无序性和有限元模型 27

3.3 细观损伤规则与不可逆演化 29

3.4 非平衡迭代与自适应加载 29

3.4.1 非平衡迭代 30

3.4.2 自适应加载步的确定 30

3.5 数值模拟结果 31

3.5.1 损伤斑图的生长 31

3.5.2 应力—应变曲线 33

3.5.3 无序性对宏观力学量的影响 35

3.6 本章小结 35

参考文献 36

4 岩石单轴拉伸与尺寸效应数值模拟 38

4.1 单轴拉伸数值模拟 38

4.1.1 损伤斑图的生长 38

4.1.2 应力—应变曲线 40

4.2 尺寸效应数值试验 41

4.2.1 应力—应变曲线 42

4.2.2 损伤斑图 42

4.2.3 尺寸效应 44

4.3 本章小结 46

参考文献 47

5 岩石弹塑性损伤演化的统一模式 49

5.1 引言 49

5.2 损伤演化的统一模式 49

5.3 参数意义 51

5.4 基于统一强度理论的三维损伤模型 54

5.5 低围压验证 56

参考文献 57

6 岩石塑性机理和中—高围压损伤模型的统一模式 60

6.1 岩石塑性机理 60

6.2 弹塑性损伤本构关系 61

6.3 软、硬化特性 63

6.4 验证与讨论 64

6.5 完全基于实验曲线特征的弹塑性损伤模型 68

6.6 圆柱试件压缩数值模拟 69

参考文献 72

7 隧道岩爆孕育过程数值模拟与临界平衡分析 73

7.1 引 言 73

7.2 隧洞的格形有限元模型 74

7.3 数值模拟结果 74

7.4 极限平衡分析 76

7.4.1 极限受力分析 77

7.4.2 剪切带失效概率 77

7.4.3 “V”形体冲击性分析 78

7.4.4 “V”形体应变能释放机制 78

7.5 本章小结 81

参考文献 82

8 长壁回采围岩渐进破坏区数值模拟 84

8.1 计算条件 84

8.1.1 几何模型与数值模型 84

8.1.2 开挖条件与顶板管理 86

8.1.3 损伤参数 87

8.2 计算流程 87

8.3 计算结果 88

8.3.1 裂隙场扩展 88

8.3.2 位移与应力等值线 93

8.4 结果分析 103

8.4.1 关键层破断距 103

8.4.2 采动裂隙场的分布规律 105

参考文献 106

9 基于损伤—渗流耦合的水力压裂数值模拟 107

9.1 引言 107

9.2 压裂原理和控制方程 108

9.2.1 孔隙流动和压力分布 108

9.2.2 渗流—应力耦合 109

9.2.3 应力场重新分布 109

9.2.4 劈裂准则 111

9.2.5 计算流程 112

9.3 实例 112

9.3.1 几何模型和地应力 112

9.3.2 材料参数 113

9.3.3 注水压力 113

9.4 计算结果 114

9.4.1 裂缝扩展过程 114

9.4.2 主压应力比λ=σT1／σT2对裂缝扩展方向的影响 114

9.4.3 主压应力比λ=σT1／σT2对裂缝宽度的影响 115

9.4.4 主压应力比λ=σT1／σT2对孔隙压力的影响 116

9.5 本章小结 117

参考文献 117

10 基于微缺陷成核序列的岩石微裂纹生长和损伤演化模型 120

10.1 引言 120

10.2 基于微缺陷累计成核数序列的微裂纹尺度增长模型 121

10.2.1 形成单个微裂纹需要的微缺陷数 121

10.2.2 微缺陷累计成核与微裂纹系统尺度增长 122

10.3 基于微缺陷成核序列的微裂纹损伤模型 124

10.4 微裂纹系统演化图像 125

10.4.1 微裂纹演化图像 125

10.4.2 裂纹系统参数演化 126

10.5 模型验证和应用 128

10.5.1 验证 128

10.5.2 应用 129

10.6 本章小结 130

参考文献 131

11 边坡剪切滑移带尺度增长预测 133

11.1 引言 133

11.2 微裂纹尺度增长模型 134

11.3 边坡模型和数据统计 134

11.4 分析结果 136

11.5 本章小结 137

参考文献 138

12 基于损伤能量耗散原理的岩石块度预测 139

12.1 引言 139

12.2 岩石块度分布的分形度量 141

12.3 岩石块度分形演化模型 144

12.3.1 岩石分割的分形损伤断裂机理 144

12.3.2 岩石破碎的分形模型 146

12.3.3 岩石损伤破碎过程能量守恒分析 147

12.4 岩石损伤破碎的理论分析 148

12.4.1 各向同性损伤岩石破碎分析 148

12.4.2 正交各向异性损伤破碎分析 149

12.5 应用 151

12.5.1 公式简化 151

12.5.2 试验确定常数C 152

12.6 本章小结 154

参考文献 154

13 研究展望 156

附录 岩石力学试验 157

致谢 164