裂隙岩体冻融损伤破坏机理及本构模型

推荐语 

自然界中的岩体包含了从微观、细观到宏观等多种不同尺度缺陷的天然损伤地质材料，在冻融环境作用下将会首先在这些天然缺陷处出现应力集中，进而产生进一步的断裂扩展，最终将可能导致岩体工程的失稳和破坏。因此，如何描述循环冻融作用下这些不同层次的缺陷对岩体物理力学特性的影响是目前亟待深入研究的一个重要课题。尽管也有不少学者基于损伤断裂理论对循环冻融下的裂隙岩体力学响应进行了较为深入的研究，并取得了丰硕的研究成果，但是由于岩体工程的复杂性及冻融环境的多变性，目前仍有很多理论和实际工程问题亟待进一步深入研究和解决。为此，本书主要基于岩体是一种同时包含宏观、细观等多种不同尺度缺陷的复合损伤地质材料的观点出发，进而采用损伤及断裂理论对循环冻融下裂隙岩体的损伤演化行为及其力学特性进行深入讨论分析。

 

内容简介

本书系统地介绍了裂隙岩体冻融损伤破坏试验、理论模型、数值模拟及其初步工程应用。全书共分14章，内容包括：绪论；循环冻融下裂隙岩体物理力学特性试验；基于Drucker-Prager准则的岩石弹塑性损伤模型；基于微裂纹扩展的岩石细观弹塑性损伤模型；基于非弹性变形和能量耗散的岩石细观模型；基于宏细观损伤耦合的非贯通裂隙岩体损伤本构模型；常规三轴下非贯通裂隙岩体损伤本构模型；冻融—荷载耦合作用下裂隙岩体损伤模型；循环冻融下裂隙岩体断裂特性；循环冻融下岩石弹性模量变化规律；基于微裂隙变形与扩展的岩石冻融损伤本构模型；循环冻融下岩石温度场—渗流场耦合模型；冻融后岩体力学特性及边坡稳定性数值预测方法；循环冻融下隧道围岩冻胀力理论计算等。

 

目录

1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 研究现状评述及分析

1.4 本书主要研究内容及方法

 

2 循环冻融下裂隙岩体物理力学特性试验

2.1 引言

2.2 裂隙岩体循环冻融试验

2.3 循环冻融对裂隙岩体物理性质的影响试验

 

3 基于Drucker-Prager准则的岩石弹塑性损伤模型

3.1 小范围屈服裂纹尖端塑性区

3.2 宏观弹塑性损伤模型积分算法

3.3 岩石宏观弹塑性损伤本构模型数值验证

3.4 算例分析

 

4 基于微裂纹扩展的岩石细观弹塑性损伤模型

4.1 岩石细观弹塑性损伤模型及算法

4.2 岩石弹塑性损伤模型数值验证

 

5 基于非弹性变形和能量耗散的岩石细观模型

5.1 岩石本构模型建立

5.2 模型数值算法

5.3 岩石弹塑性损伤模型数值验证

5.4 算例分析

 

6 基于宏细观损伤耦合的非贯通裂隙岩体损伤本构模型

6.1 受荷岩石细观损伤模型

6.2 受荷裂隙岩体损伤模型

6.3 计算实例与模型验证

 

7 常规三轴下非贯通裂隙岩体损伤本构模型

7.1 受荷岩石细观损伤模型

7.2 受荷裂隙岩体损伤模型

7.3 计算实例与模型验证

 

8 冻融—荷载耦合作用下裂隙岩体损伤模型

8.1 冻融受荷岩石细观损伤模型

8.2 冻融受荷裂隙岩体损伤模型

8.3 计算实例与模型验证

 

9 循环冻融下裂隙岩体断裂特性

9.1 引言

9.2 考虑T应力的岩石压剪裂纹起裂机理

9.3 冻胀力作用下裂隙岩体断裂特性

9.4 冻融裂隙岩体断裂能

 

10 循环冻融下岩石弹性模量变化规律

10.1 引言

10.2 张开型裂纹起裂判据及扩展方向

10.3 单裂纹扩展特性

10.4 岩石弹性模量与冻融次数之间的关系

10.5 对公式的讨论与修正

10.6 参数敏感性分析

 

11 基于微裂隙变形与扩展的岩石冻融损伤本构模型

11.1 引言

11.2 冻融条件下岩石本构模型

 

12 循环冻融下岩石温度场—渗流场耦合模型

12.1 引言

12.2 岩石冻融温度场方程

12.3 岩石冻融渗流场方程

12.4 冻融条件下岩石温度—渗流耦合方程及数值算法

 

13 冻融后岩体力学特性及边坡稳定性数值预测方法

13.1 引言

13.2 循环冻融后裂隙岩体力学特性数值模拟

13.3 冻融后裂隙岩质边坡稳定性数值分析

 

14 循环冻融下隧道围岩冻胀力理论计算

14.1 引言

14.2 基于弹性理论的围岩冻胀力计算

14.3 循环冻融下围岩弹性模量的变化

14.4 循环冻融下围岩冻胀力损伤力学解答