第1章 绪论 1
1.1 岩石流变力学概述 1
1.2 岩石非线性流变力学的提出 2
1.3 非线性流变力学的研究进展 4
1.3.1 岩石流变力学特性的试验研究 4
1.3.2 岩石非线性流变力学本构模型研究 6
1.3.3 岩石流变模型参数反演研究 10
1.4 主要研究内容 11
第2章 深埋岩体工程围岩的流变试验研究 12
2.1 岩石流变试验概述 12
2.2 岩石单轴压缩变形试验研究 12
2.2.1 试验设备和试样制备 13
2.2.2 试验结果 13
2.3 板岩单轴压缩流变试验 14
2.3.1 试验设备和试样制备 14
2.3.2 板岩单轴压缩流变试验加载方案 15
2.3.3 试验结果及分析 15
2.4 板岩双向流变力学特性试验研究 17
2.4.1 试验设备及试样制备 17
2.4.2 双轴流变加载路径 17
2.4.3 试验结果及分析 18
2.5 板岩剪切流变试验 21
2.5.1 试验设备和试样制备 21
2.5.2 试验步骤 22
2.5.3 试验结果及分析 23
2.6 含结构面板岩在循环加载方式下的剪切蠕变试验 28
2.6.1 试验试样 28
2.6.2 试验设备 29
2.6.3 试验方案 29
2.6.4 试验结果及分析 30
2.6.5 板岩剪切蠕变速率规律分析 32
2.7 大理岩泥夹层结构面剪切蠕变试验研究 34
2.7.1 试验设备 34
2.7.2 试验方案 34
2.7.3 试验结果及分析 35
2.8 大理岩硬性结构面剪切蠕变试验研究 47
2.8.1 试验设备 47
2.8.2 岩样制作及试验方法 47
2.8.3 大理岩硬性结构面表面粗糙度描述 48
2.8.4 试验结果及分析 49
第3章 岩石非定常参数蠕变模型研究 58
3.1 引言 58
3.2 定常流变模型 59
3.3 剪切流变的非定常参数模型 61
3.3.1 瞬时弹性参数和黏弹性参数的非定常特性研究 61
3.3.2 黏弹性参数随时间变化规律研究 61
3.3.3 瞬时弹性参数和黏弹性参数随应力水平变化规律研究 63
3.3.4 基于时间强化的黏塑性变形 65
3.3.5 瞬时塑性变形的描述 66
3.3.6 可以描述第三期蠕变的非定常黏滞系数 67
3.3.7 剪切流变非定常参数模型的建立 69
3.3.8 岩石非定常参数流变模型的试验验证 70
3.4 板岩单轴压缩非定常蠕变模型 71
3.4.1 单轴压缩非定常模型 71
3.4.2 单轴压缩非定常参数蠕变模型试验验证 72
3.5 板岩双轴非定常参数蠕变理论分析 74
3.5.1 侧向变形的各向异性 74
3.5.2 板岩双轴非定常参数蠕变模型分析 74
3.6 非定常参数蠕变模型的三维形式 77
3.6.1 黏弹性三维本构关系 77
3.6.2 黏塑性三维本构关系 80
3.6.3 非定常参数蠕变模型的三维本构关系 82
3.6.4 三维非定常流变模型参数的确定 82
第4章 基于温度效应的岩石非定常剪切蠕变模型研究 85
4.1 引言 85
4.2 大理岩非定常黏弹性剪切蠕变模型研究 85
4.2.1 定常黏弹性剪切蠕变模型 85
4.2.2 非定常参数的确定及其表达形式 86
4.2.3 非定常黏弹性剪切蠕变模型的建立 88
4.3 大理岩非定常黏弹塑性剪切蠕变模型 90
4.3.1 非定常黏弹塑性体 90
4.3.2 非定常黏塑性体的蠕变方程 92
4.3.3 岩体非定常黏弹塑性剪切蠕变模型 93
4.4 基于温度效应的非定常黏弹性剪切蠕变模型的研究 95
4.4.1 基于温度效应的非定常黏弹性剪切蠕变模型的本构方程 95
4.4.2 基于温度效应的非定常黏弹塑性剪切蠕变模型的本构方程 96
4.4.3 基于温度效应的非定常黏弹性剪切蠕变模型的蠕变方程及松弛方程 98
4.4.4 基于温度效应的非定常黏弹塑性剪切蠕变模型的蠕变方程及松弛方程 100
4.4.5 基于温度效应的岩体非定常蠕变模型的三维形式 103
第5章 岩石非线性损伤流变模型研究 107
5.1 引言 107
5.2 岩石蠕变损伤破坏机理研究 107
5.2.1 岩石损伤破坏机理 107
5.2.2 蠕变损伤基本理论 110
5.2.3 岩石时效损伤机制的研究 115
5.3 岩石非线性黏弹塑性损伤流变模型研究 117
5.3.1 岩石非线性损伤流变机制 117
5.3.2 岩石非线性蠕变损伤模型 119
5.3.3 模型验证 124
5.4 基于内时理论的软岩损伤模型研究 125
5.4.1 建立流变本构方程的基本思想 126
5.4.2 软岩内时损伤模型的建立 126
5.4.3 试验验证 134
第6章 岩石流变本构模型参数辨识方法研究 137
6.1 引言 137
6.2 传统的参数辨识方法 137
6.2.1 最小二乘法 137
6.2.2 LM算法 138
6.2.3 流变曲线分解法 139
6.3 智能辨识方法 140
6.3.1 粒子群优化算法 140
6.3.2 基于粒子群－最小二乘法的模型参数反演 145
6.3.3 遗传算法 154
6.3.4 遗传－粒子群优化算法 157
第7章 岩石非线性流变模型的工程应用 167
7.1 锦屏二级水电站引水隧洞工程概况 167
7.2 工程区域初始地应力 170
7.2.1 岩体初始地应力的综合分析 170
7.2.2 岩体初始地应力反演 172
7.3 FLAC3D软件简介 183
7.3.1 计算步骤 184
7.3.2 二次开发环境 184
7.4 非定常参数蠕变模型的工程应用 185
7.4.1 非定常参数蠕变模型的三维增量形式 185
7.4.2 三维非定常参数蠕变模型数值分析的实现 187
7.4.3 非定常蠕变模型在隧洞工程中的应用 187
7.5 基于温度效应的非定常参数岩体蠕变模型的工程应用 191
7.5.1 岩体蠕变非定常参数蠕变模型的三维增量形式 191
7.5.2 岩体蠕变非定常参数蠕变模型数值程序的实现 191
7.5.3 蠕变模型在隧洞工程中的应用 192
7.6 岩石非线性蠕变损伤模型的工程应用 202
7.6.1 岩石非线性蠕变损伤模型 202
7.6.2 三维情况下差分形式的本构方程 203
7.6.3 算例验证及工程应用 206
参考文献 217