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岩石节理：结构、力学与工程应用 本书深入探讨了岩石节理的形成、特征、力学行为及其在岩土工程中的关键作用。旨在为地质学家、岩土工程师、结构工程师以及相关领域的研究人员提供全面而深入的理论基础与实用的分析方法。 第一部分：节理的形成与地质背景 第一章：节理的定义与分类 本章首先界定了岩石节理的概念，将其与裂隙、断层等结构面进行区分。详细阐述了基于几何形态、产状、密度和发育程度的多种节理分类系统，包括共轭节理组、单组节理以及不规则节理网络。强调了对节理形态学的精确描述是后续力学分析的前提。 第二章：节理的形成机制 深入解析了控制节理发育的地球动力学过程。内容涵盖了构造应力作用（如板块构造、地壳抬升与剥蚀）、冷却收缩（火成岩节理）、卸荷作用（岩体结构面的形成）以及热变质过程中的应力集中现象。通过分析典型地质环境下的节理发育模式，揭示了节理形成与地质历史的紧密联系。 第三章：节理的几何特征测量与描述 重点介绍了现场和实验室中获取节理几何参数的方法。详细描述了地质罗盘、三维激光扫描（3D-TLS）以及摄影测量技术（SfM/MVS）在节理面走向、倾角、间距和延伸度测量中的应用。探讨了如何通过统计学方法（如极点密度图、修正的PFC模型）来描述节理的优势方向和空间分布规律。 第二章部分：节理的物理特性与力学行为 第四章：节理面的微观结构与物理性质 本章关注节理面的物理属性，这些属性直接决定了其力学响应。探讨了节理面的粗糙度（JRC）、抗压强度（JCS）的实验室测试方法，如波纹度、锯齿度的量化指标。分析了胶结程度、孔隙度及水文地质条件对节理面物理特性的影响。 第五章：单节理面的力学特性 详尽阐述了节理面作为结构面在剪切和张开载荷下的响应。重点介绍了经典的Shear Strength Model，如张伯伦-科勒模型（Coulomb-Mohr准则的适用性）及修正的强度准则，特别是关于法向应力对节理抗剪强度的影响。分析了节理在不同加载速率下的蠕变和蠕变破坏行为。 第六章：节理岩体的变形与渗流耦合 研究节理对整体岩体宏观力学性质的控制作用。讨论了节理组对岩体变形模量、泊松比的降低效应。引入了渗流-力学耦合的概念，分析了水压对节理面有效应力和稳定性的影响，并介绍了现场渗透率测试（如Lugeon测试）的原理与应用。 第三部分：节理对工程稳定性的影响 第七章：边坡稳定性分析中的节理控制 本章聚焦于节理控制下的岩石边坡工程。详细分析了平面滑动、楔形体滑动和倾倒这三种主要的节理控制失稳模式。介绍了基于极限平衡法（如Bishop法在节理岩体中的修正）和数值模拟（如FLAC, 3DEC）在预测节理岩质边坡稳定性中的应用。 第八章：地下工程（隧道与硐室）的支护设计 探讨了节理对隧道开挖过程中的围岩控制要求。分析了节理的几何排列如何影响隧道洞周的应力场分布和收敛变形。详细介绍了基于经验（如Q系统、RMR系统）和数值方法确定的临时及永久支护参数的确定过程，特别是对节理控制型拱座和岩栓的布置原则。 第九章：深层基坑与基础工程 考察了节理在深基坑开挖和重型结构物基础设计中的作用。讨论了节理面可能形成的不稳定“块体”效应，以及如何通过合理的开挖顺序和锚固设计来控制此类块体的位移和失稳。内容包括对深层地下水对基坑稳定性的动态影响评估。 第四部分：节理的动态响应与数值模拟 第十章：地震作用下的节理岩体响应 研究地震荷载下节理岩体的动力响应。介绍了节理在往复剪切荷载下的特性退化模型。分析了地震作用对节理岩体边坡和地下结构动态失稳风险的增强机制。重点讨论了基于伪静力学分析和动力有限元分析在抗震设计中的应用。 第十一章：节理岩体精细化数值建模技术 本章系统介绍了用于模拟节理岩体复杂行为的数值方法。详述了离散单元法（DEM/3DEC）在捕捉节理块体运动和接触非线性方面的优势，并与有限元法（FEM）进行对比。探讨了如何使用“等效连续体模型”（ECM）在宏观尺度上代表节理岩体的整体力学行为。 第十二章：节理的监测与评估 介绍了节理岩体结构健康监测的技术手段，包括钻孔测斜仪、裂缝计、声波透射法以及光纤传感技术在监测岩体变形和节理活动中的应用。强调了监测数据在校核工程模型、指导支护优化及评估长期安全性方面的重要价值。 本书力求在理论深度与工程实践之间找到平衡点，通过大量的案例分析和图表展示，使用户能够有效掌握解决实际工程问题的工具和方法。
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