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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