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出版者:地质出版社

作者:宋建波

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-12-01

价格:35.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787116036567

丛书系列:

图书标签:

• 岩体工程
• 岩石力学
• 经验强度准则
• 地质工程
• 工程地质
• 岩体强度
• 数值模拟
• 稳定性分析
• 边坡工程
• 隧道工程

岩体经验强度准则及其在地质工程中的应用 引言 在复杂的地下工程建设中，对岩体工程性质的准确评估是确保工程安全、经济和可持续发展的基石。岩体作为一种天然存在的、由不同岩石块体、不连续面（如节理、裂隙、断层等）以及其间的填充物（如泥土、角砾等）组成的非均质、各向异性体，其力学行为比均质的完整岩石更为复杂。其中，岩体的强度是评估其在荷载作用下是否会发生破坏的关键参数，直接影响着边坡稳定性、隧道衬砌设计、地下硐室支护、基础承载力等众多工程问题的决策。 传统上，我们依赖于对完整岩石强度参数（如抗拉强度、抗压强度）的实验室测试来推断岩体的整体强度。然而，这种方法忽略了岩体中普遍存在的不连续面对其宏观力学性能的显著影响。不连续面的存在极大地降低了岩体的整体强度，并使其表现出明显的各向异性。因此，发展和应用能够反映岩体实际力学行为的强度准则，成为岩体力学和地质工程领域的重要课题。 本书《岩体经验强度准则及其在地质工程中的应用》正是聚焦于这一核心问题，系统地梳理和阐述了岩体工程强度领域的核心概念、关键理论以及在实际工程中的应用方法。本书旨在为岩土工程师、地质工程师、工程地质学家以及相关领域的研究人员提供一个全面而深入的参考，帮助他们更好地理解和解决地质工程中的岩体强度问题。 第一章：岩体强度基础理论回顾 本章将对岩体强度研究的基础理论进行系统性的回顾与梳理。我们将从微观层面出发，探讨构成岩体的基本单元——岩石的力学性质，包括单轴抗压强度、抗拉强度、剪切强度等，并介绍常用的岩石强度理论，如莫尔-库仑准则、Drucker-Prager准则等。在此基础上，我们将重点转向岩体宏观强度的概念。岩体强度并非简单地是岩石强度的线性叠加，而是受到不连续面展布、性质、密实度等多种因素的综合影响。本章将深入分析这些影响因素，并介绍描述岩体宏观强度的一些基本方法，为后续章节内容的展开奠定坚实的理论基础。 第二章：经典岩体强度准则的形成与发展 本章将详细介绍岩体强度领域中具有里程碑意义的经典经验强度准则。这些准则的出现，标志着我们对岩体强度认识的重大进步，它们在一定程度上能够克服仅依赖岩石强度参数的局限性。我们将重点介绍以下几类准则： 基于不连续面性态的准则： 这类准则强调岩体强度与不连续面的数量、方向、连通性等密切相关。例如，可能涉及基于块体分析（如块体滑动理论）的强度评估方法，以及考虑了节理张开与闭合对强度影响的模型。 经验性统计准则： 这类准则基于大量的现场测试和工程实践数据，通过统计分析总结出的经验公式。这些公式通常将岩体强度与一些宏观的岩体参数（如岩体质量等级 RMR，地质可拼性 GSI 等）联系起来，提供了一种快速而便捷的评估方法。我们将深入探讨这些经验参数的选取依据、计算方法以及其适用范围。 基于相似性原理的准则： 探讨如何通过物理模型试验或数值模拟，在实验室或计算环境中模拟岩体的力学行为，并基于相似性原理将试验结果外推到实际工程中。 本章的内容将侧重于这些经典准则的形成背景、理论依据、数学表达式以及各自的优缺点，为读者提供一个理解岩体强度准则发展脉络的视角。 第三章：现代岩体经验强度准则的新进展 随着岩体力学研究的深入和计算技术的飞速发展，传统的经验强度准则在某些方面暴露出其不足，例如在处理复杂地质条件、考虑非线性变形或动态荷载作用时。因此，本章将聚焦于现代岩体经验强度准则的最新研究成果和发展趋势。我们将探讨： 修正与扩展的经验准则： 如何在经典准则的基础上，通过引入新的参数或修正数学模型，使其更能适应复杂的地质环境，例如考虑岩体风化程度、水文地质条件等对强度的影响。 基于数值模拟的宏观强度评估： 现代数值模拟技术（如有限元法、离散元法、粒子流法等）能够更精细地模拟岩体的非均质性、不连续面特性以及各种加载条件下的变形破坏过程。本章将介绍如何利用这些数值模拟结果，提取出等效的宏观岩体强度参数，从而发展出数值模拟驱动的经验强度准则。 考虑应力路径依赖性的强度准则： 许多工程加载过程是非单调的，岩体的强度会随着应力路径的变化而改变。本章将介绍一些能够考虑应力路径依赖性的岩体强度模型，以及它们在评估地下开挖、荷载加卸载等情况下的应用。 损伤力学在岩体强度分析中的应用： 损伤力学能够描述材料在加载过程中微观损伤的累积和演化，从而解释宏观强度的降低。本章将介绍如何将损伤力学原理应用于岩体强度分析，发展出更具物理意义的强度准则。 第四章：岩体经验强度准则在地质工程中的应用方法 本章是本书的重点和实践应用部分，将详细介绍如何将前面章节介绍的岩体经验强度准则应用于实际地质工程问题中。我们将从工程实践的视角出发，系统地阐述应用流程、关键步骤以及需要注意的方面。 工程地质勘察与岩体参数的获取： 强调在实际工程中，如何通过系统的地质勘察工作，获取准确的岩体结构参数（不连续面性质、产状、密度等）、岩石力学参数以及宏观岩体参数。介绍常用的现场测试方法（如钻孔取芯、旁测仪、地应力测量等）和室内试验方法（如三轴试验、剪切试验等），以及如何将这些测试结果转化为应用强度准则所需的参数。 不同工程场景下的强度准则选择与应用： 边坡工程： 详细介绍如何应用岩体强度准则评估边坡的稳定系数，进行边坡支护设计（如锚杆、挡墙等），并考虑降雨、地震等外部因素的影响。 地下工程（隧道、洞室）： 讲解如何应用强度准则分析隧道围岩的变形与稳定性，设计衬砌参数（如厚度、配筋），评估支护系统的承载能力，以及处理断层、软弱夹层等复杂地质条件。 基础工程： 探讨如何应用岩体强度准则评估大型建筑物、水工结构物等的基础承载力，设计基础形式，避免发生整体或局部破坏。 地下储库与采矿工程： 介绍岩体强度准则在地下油库、核废料储存库以及矿山开采回采巷道、采空区稳定性评估中的应用。 数值模拟与强度准则的耦合应用： 强调如何将岩体强度准则嵌入到数值模拟软件中，进行更精细化的工程分析。例如，利用有限元法或离散元法模拟岩体的应力分布、变形过程以及破坏模式，并根据强度准则判断潜在的破坏区域，从而优化工程设计。 案例研究： 通过典型的地质工程案例，详细演示如何应用不同的岩体经验强度准则解决实际工程问题。这些案例将涵盖不同地质条件、不同工程类型，旨在帮助读者理解理论知识在实际工程中的落地应用，并从中学习到解决问题的思路和方法。 不确定性分析与风险评估： 认识到岩体参数的获取本身存在不确定性，强度准则的应用也可能引入误差。因此，本章将介绍如何进行岩体强度参数的不确定性分析，并结合可靠度分析方法，对工程的整体风险进行评估，为工程决策提供更可靠的依据。 第五章：未来展望与挑战 本章将对岩体经验强度准则及其应用领域未来的发展趋势进行展望，并指出当前研究面临的挑战。 智能化与大数据在岩体强度分析中的应用： 探讨如何利用人工智能、机器学习等技术，结合海量工程数据，发展更智能、更自适应的岩体强度预测模型。 考虑多场耦合效应的强度准则： 随着对岩体水-力-热-力耦合作用认识的深入，未来需要发展能够同时考虑这些多场耦合效应的岩体强度准则。 高精度监测技术与岩体强度反馈： 介绍如何利用先进的监测技术（如物联网传感器、遥感技术等）实时获取岩体的变形与应力信息，并将其反馈到强度评估模型中，实现对岩体强度的动态评估与预测。 数值模拟技术的进一步发展： 探讨更高效、更精细的数值模拟方法，例如考虑真实岩体结构复杂性的模型、能够模拟宏观破坏过程的数值算法等。 标准与规范的完善： 指出在岩体经验强度准则的应用过程中，对于标准的制定和规范的完善仍然存在需求，以提高工程实践的可靠性和一致性。 结论 本书《岩体经验强度准则及其在地质工程中的应用》全面而深入地探讨了岩体强度理论的核心内容，并着重阐述了各种经验强度准则在复杂地质工程中的实际应用方法。本书不仅梳理了该领域的理论基础，更提供了切实可行的工程应用指南，旨在帮助广大工程技术人员和研究人员更好地理解和解决岩体强度带来的工程挑战，为安全、高效、可持续的地质工程建设贡献力量。通过深入学习本书，读者将能够： 深刻理解岩体强度影响因素的复杂性。 掌握不同经典与现代岩体经验强度准则的理论内涵与适用范围。 熟练运用岩体经验强度准则进行各类地质工程问题的分析与设计。 认识到岩体参数不确定性带来的影响，并掌握风险评估的基本方法。 对岩体强度研究的未来发展趋势有清晰的认识。 本书的出版，相信能为地质工程领域的研究与实践带来积极的推动作用。

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这本书的封面设计，说实话，初看之下有些过于学术化了，那种厚重的质感和略显严肃的字体排版，立刻将我带入了一种需要高度集中精力的阅读状态。我记得那天拿到书的时候，外面阳光正好，但这本书的压迫感却让人不得不放慢节奏。我最欣赏的是它对章节结构的精心编排，每一部分内容的过渡都像是经过了精密的力学计算，严丝合缝，逻辑链条清晰得令人佩服。尤其是在涉及到理论推导的部分，作者似乎深谙读者在面对复杂数学公式时的痛苦，总能在关键的转折点插入一段详尽的白话解释，用非常形象的比喻来阐释那些抽象的物理概念。这对于我这种非一线科研人员来说，简直是救命稻草。它不像很多同类著作那样，将深奥的知识直接抛给你，而是像一个经验丰富的老教授，耐心地为你铺好每一步的基石，确保你不是在空中楼阁上构建自己的理解大厦。这本书的价值，很大程度上就在于这种“手把手”的引导，让原本望而生畏的工程岩体力学，变得触手可及，极大地增强了阅读的持续性。

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深入阅读之后，我才体会到作者在资料搜集和案例分析上的功力。这本书并非空谈理论，它更像是一部“实战手册”，其中穿插了大量来自不同地理环境和工程背景的实例。我特别关注了其中关于西南山区复杂岩体稳定性的章节，那里的描述细致入微，从勘察数据采集的方法论，到后续的数值模拟参数选取，每一步都透露着现场工程师的血与汗。作者处理这些案例的手法非常高明，他没有简单地罗列成功或失败的案例，而是深入挖掘了导致特定结果背后的深层次机理。我甚至能够想象作者当年在野外考察时，如何拿着尺子和记录本，一丝不苟地测量裂隙的走向和张开度。这种将纯粹的理论知识与活生生的工程实践紧密结合的叙事方式，使得书中的每一个论点都具有极强的说服力和可操作性。它不仅仅是知识的传递，更像是智慧的传承，让人在学习知识的同时，也积累了处理实际问题的直觉判断力。

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这本书的插图和图表设计，也值得单独提及。在理工科著作中，视觉辅助材料往往是决定阅读体验好坏的关键因素。这本书在这方面做得非常出色，大量的剖面图、力学模型示意图，以及数据分布图，都采用了清晰、高对比度的配色方案和精准的标注。我发现，许多原本需要反复阅读三四遍才能理解的力学作用过程，仅仅通过观察作者精心绘制的一张剖面图，就能瞬间豁然开朗。例如，在描述岩体内部应力重新分布的动态过程时，作者用渐变的颜色梯度来表示应力集中区域，这种直观的表现手法，远胜于枯燥的文字描述。这些图表不仅是知识的补充，更像是理解复杂系统的“视觉导航仪”，极大地降低了认知负荷，让整个阅读过程变得更加顺畅和愉悦。

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坦白说，这本书的语言风格是极其凝练且专业的，初读时我需要频繁地查阅一些术语定义。然而，一旦你适应了这种“学术语境”，你会发现它的效率极高，信息密度非常大。作者行文简洁有力，没有丝毫拖泥带水，每一个句子似乎都承载了沉甸甸的专业内涵。这对于时间宝贵的专业人士来说，无疑是一种福音——它避免了冗长、重复的叙述，让读者能够快速切入核心问题。我尤其欣赏作者在论证不同理论模型适用边界时所展现出的那种审慎态度。他从不武断地下结论，而是通过对比不同学派的观点，并结合实际观测数据，为读者构建了一个多维度的分析框架。这种严谨治学的态度，让读者在学习过程中，始终保持着一种批判性的思维，不盲从任何单一的理论框架，而是学会根据现场的特定条件，灵活选择最恰当的分析工具。

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从整体的阅读感受来说，这本书给我带来的最大的震撼在于它对“不确定性”的处理方式。在工程地质领域，变数总是难以避免的，而这本书并没有试图构建一个可以完全预测未来的完美模型。相反，它花了相当的篇幅来讨论如何量化和管理工程中的固有风险。作者的观点非常务实：认识到局限性，比盲目追求完美更重要。通过介绍敏感性分析和概率评估的方法，书中提供了一套系统化的工具箱，帮助工程师在信息不完全的情况下，做出最稳健的决策。这种对现实工程挑战的深刻洞察，使得这本书超越了一般的教科书范畴，更像是一本指导工程师如何在充满变数的环境中，建立起坚实技术信心的实战指南。读完后，我感觉自己看待工程问题的视角都被拓宽了，不再只盯着理论的精确性，而开始更全面地权衡风险与效益。

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