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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,KⅡC156

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