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巖石力學與工程研究著作叢書土石混合體破裂與滲流過程結構演化多尺度力學特性 版權信息
- ISBN：9787030659750
- 條形碼：9787030659750 ; 978-7-03-065975-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
巖石力學與工程研究著作叢書土石混合體破裂與滲流過程結構演化多尺度力學特性 內容簡介
地下巖體工程在爆破開挖過程中，多次爆破應力波在圍巖體中傳播和響應時，圍巖體已承受地應力的作用。巖石在不同地應力作用下具有不同的變形程度和物理力學參數，進而具有不同的應力波傳播和動態疲勞力學響應。目前對結構面影響巖體應力波傳播特性和巖石靜態疲勞力學特性已有較系統的研究，而對承受地應力巖石的應力波傳播和動態疲勞力學特性沒有深入的研究。本書的研究對象是承受三維地應力的巖石，主要研究承受三維靜應力巖石的應力波傳播衰減特性和動態疲勞力學性能。應力波傳播特性主要包括軸向靜應力與彈性桿中應力波的關系、軸壓和圍壓對巖石應力波傳播衰減特性的影響。動態疲勞力學特性主要包括三維靜載對巖石動態疲勞過程中應力波波形、損傷變量的定義、動態強度劣化和疲勞變形、能量耗散、動態疲勞損傷累積演化、動態疲勞破壞模式及機理的影響。
巖石力學與工程研究著作叢書土石混合體破裂與滲流過程結構演化多尺度力學特性 目錄
目 錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景和意義 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意義 3
1.2 土石混合體多尺度結構力學研究現狀及評述 4
1.2.1 土石混合體細觀結構特征研究現狀 4
1.2.2 土石混合體細觀結構模型研究現狀 7
1.2.3 土石混合體細觀力學特性研究現狀 8
1.2.4 土石混合體流固耦合特性研究現狀 10
1.2.5 土石混合體多尺度結構力學特性研究趨勢 15
1.3 本書主要研究內容 17
參考文獻 19
第2 章 土石混合體細觀數值試驗研究 23
2.1 概述 23
2.2 計算細觀力學概念的提出 23
2.3 細觀數值模型的基本思路 25
2.4 土石混合體損傷開裂的非線性機制 25
2.4.1 土石混合體損傷機制分析 25
2.4.2 材料賦值的Weibull 分布及參數估計 26
2.5 土石混合體細觀損傷開裂計算 28
2.5.1 數值計算軟件的選取 29
2.5.2 土石混合體細觀強度參數的標定 31
2.5.3 土石膠結性質對試樣開裂的影響分析 33
2.5.4 試樣破壞形態及強度分析 35
2.5.5 土石混合體漸進性破壞特征分析 44
2.5.6 土石混合體三軸壓縮數值試驗 47
參考文獻 51
第3 章 土石混合體實時超聲波試驗研究 53
3.1 概述 53
3.2 超聲波測試試驗系統 53
3.3 超聲波測試試樣描述 55
3.4 試驗設計思路 59
3.5 干燥試樣單軸壓縮軸向超聲波試驗研究 60
3.5.1 試樣干密度對波速和衰減系數的影響 60
3.5.2 單軸抗壓強度與含石量的關系 61
3.5.3 試樣破壞模式 62
3.5.4 超聲波波速與應力的關系 62
3.5.5 透射系數與應力的關系 65
3.5.6 孔隙演化分析 67
3.5.7 單軸抗壓強度與超聲波波速關系探討 70
3.5.8 土石混合體聲學特征的特殊性分析 70
3.6 干燥試樣單軸壓縮徑向超聲波試驗研究 75
3.6.1 單軸抗壓強度與含石量的關系 75
3.6.2 試樣破壞模式 76
3.6.3 超聲波波速與應力的關系 77
3.6.4 裂紋演化特征分析 77
3.6.5 損傷本構模型的建立 82
3.6.6 基于聲學特性的土石混合體本構關系與土體的區別 90
3.7 干燥試樣三軸壓縮超聲波試驗研究 93
3.7.1 土石混合體三軸壓縮聲壓特性測試方法介紹 93
3.7.2 加載前土石混合體試樣波速測定 95
3.7.3 應力應變響應分析 97
3.7.4 試樣變形過程中超聲波波速變化特征 98
3.7.5 土石混合體聲壓相關性分析 103
3.7.6 土石混合體抗剪強度參數分析 107
3.7.7 土石混合體破裂機理分析 107
3.8 非飽和試樣三軸壓縮超聲波試驗研究 112
3.8.1 非飽和試樣波速-應力-應變分析 112
3.8.2 非飽和試樣聲壓相關性分析 114
3.8.3 土石混合體抗剪強度特性 114
3.8.4 土石混合體破壞形態分析 116
3.9 干燥試樣拉伸劈裂實時超聲波試驗研究 118
3.9.1 土石混合體間接拉伸聲壓特性測試方法介紹 118
3.9.2 土石混合體拉伸破裂過程研究思路 121
3.9.3 劈裂應力-位移曲線 122
3.9.4 劈裂應力-位移-超聲波波速曲線 124
3.9.5 劈裂拉伸過程聲壓相關性分析 126
3.9.6 裂紋損傷演化過程 128
3.9.7 劈裂拉伸作用下破裂面宏細觀形態研究 130
參考文獻 134
第4 章 土石混合體實時CT 掃描試驗研究 137
4.1 概述 137
4.2 單軸壓縮條件下CT 掃描試驗(含水量0%) 137
4.2.1 試驗方法 137
4.2.2 設計含石量標定 141
4.2.3 損傷開裂的CT 數分析 142
4.2.4 試樣的擴容特征分析 143
4.2.5 ROI_CT 數特征分析 143
4.2.6 裂紋參數的識別提取 146
4.2.7 裂紋特征參數統計 147
4.2.8 孔隙演化特征分析 150
4.2.9 損傷識別與擴展規律 157
4.3 單軸壓縮條件下實時CT 掃描試驗(含水量10%) 162
4.3.1 實時單軸壓縮與CT 掃描方案 163
4.3.2 單軸壓縮過程中損傷識別與擴展 165
4.3.3 單軸壓縮過程中塊石運動追蹤 167
4.3.4 單軸壓縮過程中裂紋識別與提出 173
4.3.5 單軸壓縮過程中裂紋幾何形態分析 175
4.3.6 土石混合體損傷演化模型 180
4.4 三軸壓縮條件下實時CT 掃描試驗(含水量10%) 182
4.4.1 三軸壓縮實時CT 掃描試驗設計 182
4.4.2 三軸破壞過程CT 圖像分析 183
4.4.3 三軸變形過程試樣裂紋提取 184
4.4.4 三維細觀結構演化分析 187
4.4.5 三軸變形局部化分析 189
4.4.6 三軸變形非均勻性分析 192
4.4.7 三軸剪脹特性分析 193
4.4.8 三軸壓縮宏觀破裂形態描述 195
4.5 含石量對土石混合體細觀力學特性影響分析 196
4.5.1 試樣制備方法簡介 196
4.5.2 試驗方案 197
4.5.3 試樣破裂過程CT 重構圖像分析 199
4.5.4 試樣破裂過程細觀結構演化分析 202
4.5.5 剪脹行為分析 204
4.5.6 破壞形態分析 206
參考文獻 209
第5 章 土石混合體滲流特性結構控制機理研究 211
5.1 概述 211
5.2 土石混合體大尺度試樣滲流規律研究 212
5.2.1 試驗材料 212
5.2.2 試驗儀器及方法 213
5.2.3 黏土基質大尺度試樣滲流試驗結果 216
5.2.4 淤泥質土基質大尺度試樣滲流試驗結果 219
5.2.5 砂土基質大尺度試樣滲流試驗結果 221
5.2.6 不同基質類型滲透特性對比分析 222
5.3 土石混合體小尺度試樣滲流規律研究 223
5.3.1 試驗材料和制備 223
5.3.2 試驗系統 227
5.3.3 小尺度試樣滲流試驗結果 229
5.3.4 土石混合體非達西滲流特性分析 231
5.3.5 塊石對滲透系數的影響 233
5.3.6 臨界水力梯度預測 234
5.3.7 基于Forchheimer 方程的非達西滲流預測 236
5.4 土石混合體非達西滲流的尺度效應(細長效應) 238
5.4.1 試驗方法與思路 239
5.4.2 不同長細比試樣制備 240
5.4.3 試驗流程 242
5.4.4 試驗現象描述 243
5.4.5 不同長細比試樣非達西滲流特性 244
5.4.6 土石混合體滲流特性的細長效應 246
5.5 土石混合體加卸圍壓滲流規律試驗 250
5.5.1 試驗流程 251
5.5.2 一般滲流規律描述 252
5.5.3 滲透系數與圍壓的關系 254
5.5.4 加卸圍壓階段試驗曲線對比分析 257
5.5.5 水力梯度對加卸圍壓階段滲透系數的影響 258
5.6 土石混合體應力-應變-滲流耦合試驗 261
5.6.1 試驗流程 261
5.6.2 滲流-應力耦合試驗現象描述 263
5.6.3 單軸壓縮條件下試樣應力-應變-滲流規律 265
5.6.4 三軸壓縮條件下試樣應力-應變-滲流規律 266
5.6.5 水力梯度對流固耦合特性的影響分析 270
參考文獻 272
第6 章 土石混合體滲流破壞演化特性研究 276
6.1 概述 276
6.2 土石混合體滲流-侵蝕-應力耦合管涌試驗 276
6.2.1 試驗方法 276
6.2.2 試驗步驟 277
6.2.3 試驗結果與討論 279
6.3 土石混合體管涌多因素分析及優化 287
6.3.1 材料和試樣制備 287
6.3.2 試驗系統 290
6.3.3 試驗流程 290
6.3.4 管涌多因素評價與分析 290
6.3.5 臨界水力梯度優化分析 296
參考文獻 297
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景和意義 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意義 3
1.2 土石混合體多尺度結構力學研究現狀及評述 4
1.2.1 土石混合體細觀結構特征研究現狀 4
1.2.2 土石混合體細觀結構模型研究現狀 7
1.2.3 土石混合體細觀力學特性研究現狀 8
1.2.4 土石混合體流固耦合特性研究現狀 10
1.2.5 土石混合體多尺度結構力學特性研究趨勢 15
1.3 本書主要研究內容 17
參考文獻 19
第2 章 土石混合體細觀數值試驗研究 23
2.1 概述 23
2.2 計算細觀力學概念的提出 23
2.3 細觀數值模型的基本思路 25
2.4 土石混合體損傷開裂的非線性機制 25
2.4.1 土石混合體損傷機制分析 25
2.4.2 材料賦值的Weibull 分布及參數估計 26
2.5 土石混合體細觀損傷開裂計算 28
2.5.1 數值計算軟件的選取 29
2.5.2 土石混合體細觀強度參數的標定 31
2.5.3 土石膠結性質對試樣開裂的影響分析 33
2.5.4 試樣破壞形態及強度分析 35
2.5.5 土石混合體漸進性破壞特征分析 44
2.5.6 土石混合體三軸壓縮數值試驗 47
參考文獻 51
第3 章 土石混合體實時超聲波試驗研究 53
3.1 概述 53
3.2 超聲波測試試驗系統 53
3.3 超聲波測試試樣描述 55
3.4 試驗設計思路 59
3.5 干燥試樣單軸壓縮軸向超聲波試驗研究 60
3.5.1 試樣干密度對波速和衰減系數的影響 60
3.5.2 單軸抗壓強度與含石量的關系 61
3.5.3 試樣破壞模式 62
3.5.4 超聲波波速與應力的關系 62
3.5.5 透射系數與應力的關系 65
3.5.6 孔隙演化分析 67
3.5.7 單軸抗壓強度與超聲波波速關系探討 70
3.5.8 土石混合體聲學特征的特殊性分析 70
3.6 干燥試樣單軸壓縮徑向超聲波試驗研究 75
3.6.1 單軸抗壓強度與含石量的關系 75
3.6.2 試樣破壞模式 76
3.6.3 超聲波波速與應力的關系 77
3.6.4 裂紋演化特征分析 77
3.6.5 損傷本構模型的建立 82
3.6.6 基于聲學特性的土石混合體本構關系與土體的區別 90
3.7 干燥試樣三軸壓縮超聲波試驗研究 93
3.7.1 土石混合體三軸壓縮聲壓特性測試方法介紹 93
3.7.2 加載前土石混合體試樣波速測定 95
3.7.3 應力應變響應分析 97
3.7.4 試樣變形過程中超聲波波速變化特征 98
3.7.5 土石混合體聲壓相關性分析 103
3.7.6 土石混合體抗剪強度參數分析 107
3.7.7 土石混合體破裂機理分析 107
3.8 非飽和試樣三軸壓縮超聲波試驗研究 112
3.8.1 非飽和試樣波速-應力-應變分析 112
3.8.2 非飽和試樣聲壓相關性分析 114
3.8.3 土石混合體抗剪強度特性 114
3.8.4 土石混合體破壞形態分析 116
3.9 干燥試樣拉伸劈裂實時超聲波試驗研究 118
3.9.1 土石混合體間接拉伸聲壓特性測試方法介紹 118
3.9.2 土石混合體拉伸破裂過程研究思路 121
3.9.3 劈裂應力-位移曲線 122
3.9.4 劈裂應力-位移-超聲波波速曲線 124
3.9.5 劈裂拉伸過程聲壓相關性分析 126
3.9.6 裂紋損傷演化過程 128
3.9.7 劈裂拉伸作用下破裂面宏細觀形態研究 130
參考文獻 134
第4 章 土石混合體實時CT 掃描試驗研究 137
4.1 概述 137
4.2 單軸壓縮條件下CT 掃描試驗(含水量0%) 137
4.2.1 試驗方法 137
4.2.2 設計含石量標定 141
4.2.3 損傷開裂的CT 數分析 142
4.2.4 試樣的擴容特征分析 143
4.2.5 ROI_CT 數特征分析 143
4.2.6 裂紋參數的識別提取 146
4.2.7 裂紋特征參數統計 147
4.2.8 孔隙演化特征分析 150
4.2.9 損傷識別與擴展規律 157
4.3 單軸壓縮條件下實時CT 掃描試驗(含水量10%) 162
4.3.1 實時單軸壓縮與CT 掃描方案 163
4.3.2 單軸壓縮過程中損傷識別與擴展 165
4.3.3 單軸壓縮過程中塊石運動追蹤 167
4.3.4 單軸壓縮過程中裂紋識別與提出 173
4.3.5 單軸壓縮過程中裂紋幾何形態分析 175
4.3.6 土石混合體損傷演化模型 180
4.4 三軸壓縮條件下實時CT 掃描試驗(含水量10%) 182
4.4.1 三軸壓縮實時CT 掃描試驗設計 182
4.4.2 三軸破壞過程CT 圖像分析 183
4.4.3 三軸變形過程試樣裂紋提取 184
4.4.4 三維細觀結構演化分析 187
4.4.5 三軸變形局部化分析 189
4.4.6 三軸變形非均勻性分析 192
4.4.7 三軸剪脹特性分析 193
4.4.8 三軸壓縮宏觀破裂形態描述 195
4.5 含石量對土石混合體細觀力學特性影響分析 196
4.5.1 試樣制備方法簡介 196
4.5.2 試驗方案 197
4.5.3 試樣破裂過程CT 重構圖像分析 199
4.5.4 試樣破裂過程細觀結構演化分析 202
4.5.5 剪脹行為分析 204
4.5.6 破壞形態分析 206
參考文獻 209
第5 章 土石混合體滲流特性結構控制機理研究 211
5.1 概述 211
5.2 土石混合體大尺度試樣滲流規律研究 212
5.2.1 試驗材料 212
5.2.2 試驗儀器及方法 213
5.2.3 黏土基質大尺度試樣滲流試驗結果 216
5.2.4 淤泥質土基質大尺度試樣滲流試驗結果 219
5.2.5 砂土基質大尺度試樣滲流試驗結果 221
5.2.6 不同基質類型滲透特性對比分析 222
5.3 土石混合體小尺度試樣滲流規律研究 223
5.3.1 試驗材料和制備 223
5.3.2 試驗系統 227
5.3.3 小尺度試樣滲流試驗結果 229
5.3.4 土石混合體非達西滲流特性分析 231
5.3.5 塊石對滲透系數的影響 233
5.3.6 臨界水力梯度預測 234
5.3.7 基于Forchheimer 方程的非達西滲流預測 236
5.4 土石混合體非達西滲流的尺度效應(細長效應) 238
5.4.1 試驗方法與思路 239
5.4.2 不同長細比試樣制備 240
5.4.3 試驗流程 242
5.4.4 試驗現象描述 243
5.4.5 不同長細比試樣非達西滲流特性 244
5.4.6 土石混合體滲流特性的細長效應 246
5.5 土石混合體加卸圍壓滲流規律試驗 250
5.5.1 試驗流程 251
5.5.2 一般滲流規律描述 252
5.5.3 滲透系數與圍壓的關系 254
5.5.4 加卸圍壓階段試驗曲線對比分析 257
5.5.5 水力梯度對加卸圍壓階段滲透系數的影響 258
5.6 土石混合體應力-應變-滲流耦合試驗 261
5.6.1 試驗流程 261
5.6.2 滲流-應力耦合試驗現象描述 263
5.6.3 單軸壓縮條件下試樣應力-應變-滲流規律 265
5.6.4 三軸壓縮條件下試樣應力-應變-滲流規律 266
5.6.5 水力梯度對流固耦合特性的影響分析 270
參考文獻 272
第6 章 土石混合體滲流破壞演化特性研究 276
6.1 概述 276
6.2 土石混合體滲流-侵蝕-應力耦合管涌試驗 276
6.2.1 試驗方法 276
6.2.2 試驗步驟 277
6.2.3 試驗結果與討論 279
6.3 土石混合體管涌多因素分析及優化 287
6.3.1 材料和試樣制備 287
6.3.2 試驗系統 290
6.3.3 試驗流程 290
6.3.4 管涌多因素評價與分析 290
6.3.5 臨界水力梯度優化分析 296
參考文獻 297
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