作者：周创兵
页数：367
出版社：中国水利水电出版社
出版日期：2008
ISBN：9787508461007
电子书格式：pdf/epub/txt
内容简介
本书以岩体多场广义耦合理论与应用为主题，重点闸述岩体多场耦合机理和耦合模型，提出了考虑结构面峰后力学特性的界面层模型、考虑结构面渗流与变形耦合的广义立方定理，探讨了岩体表征单元体（REV）分析方法及岩体力学参数取值方法，论述了岩体多场耦合的工程作用效应，系统介绍了岩体应力场、渗流场及其耦合的数值模拟方法。本书立足于岩体地质特征与赋存环境研究，注重岩体多场耦合工程作用效应研究，强调岩体多场耦合的模型选择与参数选取；在论述岩体多场耦合机理与数值模拟方面，既以作者及团队的研究成果为主，又力图兼顾国内外的研究现状与主要成果。本书适用于水利、水电、交通、矿山、石油、核废料处置等行业从事岩石力学和岩土工程的科研人员使用，也可作为高等院校和科研院所相关专业研究生的教学参考书。
相关资料
20世纪80年代以来，国外对岩体非饱和渗流问题的研究日趋活跃，国内在这方面的研究也受到了重视。对于结构面饱和渗流，渗透系数与流体性质和结构面几何特征有关，在某一应力状态下按常数处理，其渗流规律可用立方定理或修正的立方定理及沟槽流模型描述。但对于结构面非饱和渗流，水、气或油等流体在结构面中的运动规律和渗透特性远比单相饱和渗流复杂。结构面非饱和渗透参数不仅与流体性质和结构面的几何特征有关，而且还与饱和度或毛细压力有关。
虽然过去在多孔介质非饱和渗流研究方面已积累了较多经验，但对结构面非饱和渗流研究很少，而对岩体非饱和渗流的研究几乎是空白。目前，较多地借鉴多孔介质非饱和渗流理论研究结构面及岩体非饱和渗流。由于非饱和状态下的毛细压力一饱和度关系是不同张开度的结构面内部细观结构对水分运动影响的综合反映，因此结构面毛细压力一饱和度关系曲线的试验测定是非饱和渗流特性研究的基础。3．5．1结构面非饱和渗流机理
在结构面非饱和渗流试验方面，Reitsma & Kueper（1994）、周创兵等（1998）、胡云进（2001）等进行过研究。Reitsma & Kueper（1994）的试验采用含天然裂隙的石灰岩。周创兵等（1998）的试验采用含贯通节理的花岗岩，将试样加工成一定大小的试件，采用不溶混驱替方法测定岩石裂隙毛细压力一饱和度（排水量）的关系，试验中的湿润相流体为水，非湿润相流体为电器油。胡云进（2001）设计了测定单裂隙非饱和水力参数的实验装置，该装置能同时测定单裂隙排水和吸水时的毛细压力一饱和度以及非饱和渗透系数一毛细压力的关系。
上述试验研究的有关结果如图3．5—1～图3．5—3所示。由图可知，岩石裂隙非饱和排水及吸湿过程与多孔介质的非饱和土水特征曲线相似。试验曲线具有三个基本特征：一是开始排水时存在一个起始毛细压力值（进气值）；二是排水结束时裂隙中保持一定的剩余饱和度；三是排水与吸湿过程存在滞后现象。排水曲线的起点受起始毛细压力控制，终点受剩余饱和度控制。开始排水时，裂隙处于饱水状态，在裂隙边缘存在着界面张力，这一张力不仅与界面两侧的流体性质有关，而且与界面曲率（取决于裂隙张开度）和接触角（取决于裂隙粗糙度）等因素有关。图3．5—1反映起始毛细压力为3．0～5．0cm水柱，图3．5—2反映起始毛细压力在1．2cm水柱左右，图3．5—3反映起始毛细压力为4．0cm水柱。
裂隙非饱和渗流试验出现剩余饱和度可用人侵概念模型解释。在一定的毛细压力下，非湿润流体
本书特色
本书围绕岩体多场耦合机理与模型、耦合过程与模拟两个关键科学问题，立足岩体地质特征与赋存环境研究，注重岩体多场耦合工程作用效应研究，强调岩体多场耦合的模型选择与参数选取。在论述岩体多场耦合机理与数值模拟方面，既以介绍笔者及团队的研究成果为主，又力图兼顾国内外的研究现状和主要成果。
本书共分10章。第1章为绪论，介绍复杂岩体多场广义耦合的基本概念、研究思路、研究内容及研究方法等，力图描述复杂岩体多场广义耦合分析的总体架构；第2章为地质基础篇，论述岩体多场耦合研究涉及的岩体地质特征与赋存环境问题；第3、第4、第5和第6章为岩体多场广义耦合机理研究篇，涉及岩体变形和渗透特性、岩体介质模型与力学参数、岩体THM耦合及工程作用效应等若干问题；第7、第8、第9和第10章为岩体多场广义耦合数值模拟篇，从岩体应力场、渗流场及其耦合的数值模拟入手，重点阐述岩体THM多场耦合分析的数值模拟方法。
目录
第1章 绪论
1．1 研究对象
1．1．1 复杂岩体
1．1．2 多场耦合
1．1．3 工程作用
1．1．4 多场广义耦合
1．2 研究意义
1．2．1 岩石力学研究的热点
1．2．2 重大工程建设的需求
1．2．3 岩石力学发展的产物
1．3 研究现状
1．3．1 单裂隙渗流模型与耦合机理研究
1．3．2 岩体渗流模型与耦合机理研究
1．3．3 岩体渗流介质类型与参数研究
1．3．4 岩体多场耦合数值分析研究
1．3．5 核废料处置THMC耦合研究
1．4 研究内容与研究方法
1．4．1 研究内容
1．4．2 研究方法
主要参考文献
第2章 岩体地质特征与赋存环境研究
2．1 地质结构面
2．1．1 地质结构面的成因
2．1．2 地质结构面的分级
2．1．3 地质结构面的特征
2．2 岩体结构特征
2．2．1 地质结构
2．2．2 岩体结构特征
2．2．3 岩体质量分类
2．3 结构面的模型与模拟
2．3．1 结构面的物理模型
2．3．2 结构面的张量模型
2．3．3 结构面的分形结构
2．3．4 结构面网络的模拟
2．4 岩体赋存环境特征
2．4．1 地应力场
2．4．2 地下水渗流场
2．4．3 地温场
主要参考文献
第3章 岩体变形与渗透特性研究
3．1 岩块及结构面变形特性的一般性描述
3．1．1 岩块的变形特性
3．1．2 结构面的变形特性
3．2 结构面变形的Plesha模型
3．2．1 模型概化
3．2．2 本构关系
3．2．3 结构面的剪胀演化
3．3 结构面变形的界面层模型
3．3．1 界面层的弹性本构模型
3．3．2 界面层弹塑性本构模型
3．4 结构面的渗透特性
3．4．1 光滑平行板模型
3．4．2 立方定理的修正
3．5 结构面的非饱和渗透特性
3．5．1 结构面非饱和渗流机理
3．5．2 入侵概念模型与张开度分布
3．5．3 非饱和水力参数模型
3．6 岩体的渗透特性与渗透张量
3．6．1 岩体渗透介质类型
3．6．2 岩体渗透张量
主要参考文献
第4章 岩体表征单元体与力学参数研究
4．1 岩体表征单元体
4．1．1 表征单元体的概念
4．1．2 岩体的尺度及其与REV的关系
4．1．3 岩体力学模型的选取
4．1．4 岩体表征单元体的存在性
4．2 岩体表征单元体的确定方法
4．2．1 能量叠加法(ESM)
4．2．2 地质统计法(GSM)
4．2．3 数值试验法(NSM)
4．3 岩体力学参数
4．3．1 岩体力学参数的含义与特征
4．3．2 岩体力学参数的尺寸效应
4．3．3 岩体力学参数的工程意义
4．4 岩体力学参数取值方法
4．4．1 基于岩体质量分类的参数取值方法
4．4．2 基于岩体REV的参数取值方法
4．4．3 岩体力学参数的反演分析
主要参考文献
第5章 岩体多场耦合机理研究
5．1 结构面渗流与变形耦合机理
5．1．1 法向荷载作用下结构面渗流与变形的耦合机理
5．1．2 压剪荷载作用下结构面渗流与变形的耦合机理
5．1．3 结构面渗流的广义立方定理
5．2 岩块渗流与变形耦合机理
5．2．1 岩块渗流与变形耦合基本规律
5．2．2 岩块渗流与变形耦合模型
5．3 岩体渗流与变形耦合机理
5．3．1 岩体渗流与变形耦合机理的研究方法
5．3．2 岩体渗流与应力耦合模型
5．3．3 应变敏感的岩体渗透张量模型
5．4 岩体温度一变形一渗流耦合机理
5．4．1 岩石温度与变形耦合机理
5．4．2 岩石温度与渗流耦合机理
5．4．3 岩体温度一变形一渗流耦合模型
主要参考文献
第6章 岩体工程作用效应研究
6．1 岩体开挖效应
6．1．1 岩体开挖松动区的定义及形成机理
6．1．2 岩体开挖的损伤区和破坏区
6．1．3 岩体爆破开挖过程的动态卸载松动机理
6．1．4 松动岩体的工程特性
6．2 岩体开挖爆破损伤
6．2．1 爆破开挖诱发的动力荷载
6．2．2 爆炸荷载作用下岩体的动力损伤
6．3 岩体的锚固效应
6．3．1 锚杆支护的锚固机理
6．3．2 岩体锚固系统及群锚效应
6．3．3 加锚岩体的力学特性
6．4 岩体灌浆加固效应
6．4．1 灌浆充填机理
6．4．2 灌浆流体运动规律
6．4．3 岩体灌浆效果
主要参考文献
第7章 岩体应力场有限单元法数值模拟研究
7．1 有限单元法分析基本原理
7．2 岩体地应力场数值模拟
7．2．1 初始地应力场的位移反分析方法
7．2．2 初始地应力场的回归反分析方法
7．2．3 基于多源信息的初始地应力场反分析方法
7．3 岩体施工开挖及锚固支护数值模拟
7．3．1 岩体施工开挖数值模拟
7．3．2 岩体锚固支护数值模拟
7．4 工程实例
7．4．1 工程概况
7．4．2 有限元模型与计算条件
7．4．3 边坡施工过程中的应力一变形分析
主要参考文献
第8章 岩体渗流场有限单元法数值模拟研究
第9章 岩体应力场渗流场DDA数值模拟研究
第10章 岩体多场广义耦合数值模拟研究
后记
节选
《复杂岩体多场广义耦合分析导论》以岩体多场广义耦合理论与应用为主题，重点闸述岩体多场耦合机理和耦合模型，提出了考虑结构面峰后力学特性的界面层模型、考虑结构面渗流与变形耦合的广义立方定理，探讨了岩体表征单元体（REV）分析方法及岩体力学参数取值方法，论述了岩体多场耦合的工程作用效应，系统介绍了岩体应力场、渗流场及其耦合的数值模拟方法。《复杂岩体多场广义耦合分析导论》立足于岩体地质特征与赋存环境研究，注重岩体多场耦合工程作用效应研究，强调岩体多场耦合的模型选择与参数选取；在论述岩体多场耦合机理与数值模拟方面，既以作者及团队的研究成果为主，又力图兼顾国内外的研究现状与主要成果。
《复杂岩体多场广义耦合分析导论》适用于水利、水电、交通、矿山、石油、核废料处置等行业从事岩石力学和岩土工程的科研人员使用，也可作为高等院校和科研院所相关专业研究生的教学参考书。
