第1章 岩石力学泵统运动稳定性问题及其研究现状 1
1.1 工程背景 1
1.2 岩石力学系统、系统运动及特点 2
1.2.1 岩石力学系统 2
1.2.2 岩石力学系统的运动 3
1.2.3 岩石力学系统运动的特点 3
1.3 岩石力学系统运动稳定性的研究任务、内容和地位 5
1.3.1 岩石力学系统运动稳定性研究任务 5
1.3.2 岩石力学系统运动稳定性的研究内容 6
1.3.3 岩石力学系统运动稳定性的研究的地位 6
1.4 岩石力学系统稳定性的研究现状 6
1.4.1 变形系统几何非线性稳定性 7
1.4.2 变形系统物理非线性稳定性 7
1.4.3 岩石试件-实验机力学系统稳定性 7
1.4.4 岩体结构稳定性的能量理论 7
1.4.5 响应比理论 8
1.4.6 粘滑理论 8
1.4.7 突变理论 9
1.4.8 运动稳定性的概念 9
1.4.9 其他失稳理论 9
1.5 岩石力学系统稳定性研究中存在的问题 9
1.6 岩石力学系统运动稳定性研究的发展趋势 10
第2章 岩石力学系统运动稳定性的基本概念 12
2.1 岩石力学系统及运动稳定性分类 12
2.1.1 岩石力学系统分类 12
2.1.2 岩石力学系统运动稳定性分类 13
2.2 岩石力学系统状态变量、状态方程和控制变量 14
2.3 岩石力学系统运动稳定性的基本定义 15
2.3.1 岩石力学系统平衡稳定性 15
2.3.2 岩石力学系统运动稳定性 16
2.3.3 运动的扰动方程及系统的稳定性 17
2.4 岩石力学系统的外界扰动及稳定度 18
2.4.1 小球-不规则曲面系统的稳定性分析 18
2.4.2 试件-实验机系统的扰动作用 19
2.4.3 岩石力学系统的稳定度 20
2.4.4 岩石力学系统的局部和整体稳定性 20
2.5 岩石力学系统的势函数及能量准则 21
2.5.1 岩石力学系统的势函数 21
2.5.2 岩石力学系统的稳定性能量准则 22
第3章 岩石力学系统的运动规律及稳定性 24
3.1 岩石力学系统稳定性的李亚普诺夫函数法 24
3.2 岩石变形力学系统的能量原理及其稳定性必要条件 26
3.2.1 岩石变形力学系统能量原理 26
3.2.2 岩石变形力学系统失稳的必要条件 27
3.3 岩石力学系统动力微分方程组 28
3.4 岩石力学系统稳定性的特征值判据 30
3.4.1 岩石力学系统微分方程变换 30
3.4.2 岩石力学系统解稳定性的Hurwitz定理判别法 30
3.4.3 岩石力学系统解稳定性的李雅普诺夫(A.M.ДШYHOD)函数判别法 31
3.5 岩石力学系统的实质性变量及控制变量 32
3.5.1 岩石力学系统的实质性变量 32
3.5.2 岩石力学系统控制变量的作用 34
3.6 岩石力学系统的序变量及支配原理 34
3.7 岩石力学系统的分叉 37
3.7.1 分叉点的确定 37
3.7.2 岩石试件非线性变形的分叉 38
3.7.3 岩石力学系统分叉点的临界荷载 39
第4章 岩石试件--实验机力学系统的基本力学性质 40
4.1 岩石试件-实验机力学系统 40
4.2 完整岩石试件的变形特性 41
4.2.1 完整岩石试件变形的非线弹性 41
4.2.2 拉、压强度性质的差异 42
4.2.3 完整岩石试件的塑性性质 42
4.2.4 完整岩石试件的蠕变性质 43
4.3 完整岩石试件的破坏过程 44
4.4 岩石试件变形力学系统的内阻尼性能 46
4.5 岩石试件滑动力学系统的外阻尼性能 47
4.6 影响岩石试件变形系统刚度性质的主要因素 50
4.6.1 岩石物理性质 50
4.6.2 岩石内部结构变化 51
4.6.3 外力作用历史 51
4.7 影响系统岩石试件滑动力学特性的因素 52
第5章 岩石试件-实验机力系统运动规律的描述 55
5.1 岩石试件力学子系统运动规律的描述 55
5.2 岩石试件力学子系统运动的分类 56
5.2.1 刚体运动子系统 56
5.2.2 变形动力系统 56
5.2.3 流变系统 57
5.2.4 线性子系统 57
5.2.5 非线性子系统 57
5.3 岩石试件-实验机力学系统运动规律的描述 58
5.4 岩石试件-实验机系统动力作用运动规律的描述 59
5.5 组合岩石试件-实验机系统变形规律描述 60
5.6 岩石试件-实验机力学系统能量描述 62
第6章 岩石试件-实验机力学系统的运动稳定性 64
6.1 线性岩石试件力学子系统稳定性 64
6.2 非线性岩石试件力学子系统稳定性 68
6.2.1 分段线性岩石试件变形力学系统的稳定性 68
6.2.2 非线性岩石试件力学子系统稳定性 68
6.3 岩石试件--试验机力学系统稳定性 70
6.4 岩石试件的非线性蠕变失稳 72
6.5 岩石试件-试验机力学系统的稳定度及其控制变量 74
6.5.1 系统的稳定度 74
6.5.2 系统的控制变量 75
6.6 岩石试件破坏演化过程分析 76
6.6.1 微元子系统破裂演化过程 76
6.6.2 微元子系统破裂损伤规律 77
6.6.3 试件子系统失稳演化规律 79
6.7 组合岩石试件-实验机系统变形稳定性 83
第7章 含结构面岩石力学系统变形滑动稳定性 85
7.1 含结构面的岩石力学系统变形过程描述及稳定性 85
7.1.1 变形过程描述 85
7.1.2 变形过程稳定性分析 86
7.2 含结构面的岩石力学系统滑动过程描述及稳定性 88
7.2.1 沿结构面滑动的描述 88
7.2.2 沿不连续面滑动稳定性 89
7.3 含结构面的岩石试件力学系统变形滑动稳定度及控制变量 90
7.3.1 含有结构面的岩石试件变形力学系统稳定度及控制变量 90
7.3.2 含结构面的岩石滑动力学系统稳定度及控制变量 90
7.3.3 多结构面岩石滑动力学系统稳定问题 91
第8章 含滑面的岩石力学系统滑动过程实验研究 93
8.1 双面摩擦实验 93
8.2 实验装置及原理 94
8.3 实验结果及分析 95
8.3.1 粘滑过程 95
8.3.2 滑动过程对滑动速度的依赖性 96
8.3.3 动摩擦阻力系数、阻尼系数随速度的变化规律 96
8.3.4 粘滑效应、摩擦力系数、阻尼系数对正应力的依赖性 97
8.3.5 其它影响因素 98
8.4 滑动系统滑动规律的描述 98
8.5 系统滑动过程稳定性的理论分析 99
8.5.1 滑动过程稳定性的理论分析 99
8.5.2 滑动系统稳定性的数值分析 100
8.6 岩石试件力学系统运动失稳的物理解释 102
8.6.1 有效滑动接触面积随速度的增加而减小 102
8.6.2 接触面的粗糙度随运动破坏过程而变化 103
8.6.3 滑动过程中接触面的热效应 103
8.6.4 接触面间静止时间的影响 103
8.6.5 摩擦力在不同条件下的互相转换 103
第9章 水对岩石力学系统稳定性的影响 105
9.1 水对硬岩的物理力学作用 105
9.2 水对软弱岩石的物理化学作用 106
9.3 水对软岩变形破坏力学特性的影响 107
9.3.1 全程应力应变曲线的变化 107
9.3.2 蠕变曲线的变化 109
9.4 水对不连续面岩石力学性质的影响 110
9.4.1 摩擦性质的变化 110
9.4.2 水对断层阻尼系数的影响 111
9.5 水对力学系统变形过程稳定性的影响 111
9.6 水对岩石力学系统滑动过程稳定性的影响 113
第10章 岩石力学系统运动稳定性理论在冲击地压成因及防治中的应用 115
10.1 冲击地压现象及分类 115
10.1.1 冲击地压现象 115
10.1.2 冲击地压分类 115
10.2 煤(岩)体压应力型冲击地压发生过程 117
10.3 顶底板受拉应力型冲击地压机理 120
10.3.1 顶底板受拉应力型冲击地压的判据 120
10.3.2 顶底板受拉应力型冲击地压的实例 121
10.4 断层冲击地压发生机理 123
10.4.1 断层冲击地压发生的模型 123
10.4.2 振动过程 124
10.4.3 断层冲击地压发生的刚体滑动过程 124
10.4.4 影响断层发生冲击地压的因素 126
10.4.5 断层冲击地压发生的物理本质 127
10.5 复合型及连锁式冲击地压发生过程 127
10.5.1 复合型冲击地压发生过程 127
10.5.2 连锁式冲击地压发生过程 129
10.6 调整系统状态防治岩石力学系统失稳的机制 130
10.6.1 调整岩石力学系统受力状态防治系统失稳 130
10.6.2 调整岩石力学系统控制变量防治系统失稳 131
10.6.3 调整岩石力学系统的结构形式防治系统失稳 132
10.7 超前强扰诱发岩石力学系统失稳及其防灾的意义 133
10.7.1 超前强扰诱发岩石力学系统失稳的防灾意义 133
10.7.2 扰动诱发岩石力学系统失稳 133
10.7.3 人工控制强扰诱发岩石力学系统失稳的尝试 135
第11章 岩石力学系统运动稳定性理论在滑坡发生机理中的应用 137
11.1 滑坡现象及分类 137
11.1.1 滑坡现象 137
11.1.2 滑坡分类 137
11.2 顺倾边坡变形失稳及控制因素 138
11.2.1 顺倾边坡变形的力学模型 138
11.2.2 顺倾边坡的失稳条件及控制变量 138
11.3 边坡变形力学系统模型及稳定性规律 139
11.3.1 边坡变形力学系统模型及描述 139
11.3.2 稳定性判据及控制变量 141
11.4 含有结构面的边坡力学系统变形过程描述及稳定性 142
11.4.1 变形过程描述及稳定性分析 142
11.4.2 含有结构面的边坡滑动过程描述及稳定性 143
11.5 滑坡位移解析解及边坡滑动稳定性的判别准则 145
11.5.1 边坡滑动位移解析解 145
11.5.2 边坡滑动稳定性的判别准则 146
11.5.3 边坡滑动稳定性的实例分析 147
11.6 雨季滑坡的机制分析 148
11.6.1 水对边坡力学系统变形的过程影响 148
11.6.2 水对边坡力学系统滑动过程的影响 148
11.6.3 水对复杂边坡系统稳定性的影响 149
11.6.4 实例［5］分析 151
11.7 基岩振动干扰下的动力滑坡机制研究 152
11.7.1 单一滑面岩石边坡的模型及滑体强迫振动规律的描述 152
11.7.2 基岩强迫振动时滑体的切向稳定性分析 153
11.7.3 基岩强迫振动时滑体的法向稳定性分析 155
11.7.4 实例分析 156
11.8 调整系统的状态防治边坡失稳 157
11.8.1 调整顺倾边坡系统状态 158
11.8.2 调整反倾边坡系统状态 158
主要参考文献 160
致谢 166