复杂岩体多场广义耦合分析导论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:367

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出版时间:2008-12

价格:68.00元

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isbn号码:9787508461007

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• 节理
• 岩石力学
• 岩体力学
• 多场耦合
• 广义耦合
• 数值分析
• 工程地质
• 地下工程
• 隧道工程
• 矿山工程
• 岩石力学
• 有限元法

《复杂岩体多场广义耦合分析导论》一书，旨在为读者提供一个全面且深入理解复杂岩体系统行为的理论框架与实践方法。本书的核心在于揭示和阐述在工程实践中，岩体不仅仅是简单的力学介质，而是受到多种物理场（如力学场、热场、水场、电场、化学场等）的相互作用与耦合影响。这些相互作用并非独立发生，而是彼此渗透、动态演化，深刻影响着岩体的宏观乃至微观行为，进而决定着各类地下工程（如隧道、矿山、核废料储存库、深层地热开发等）的稳定性和安全性。 本书首先会从岩体的基本概念出发，系统梳理岩体的多尺度结构特征，包括宏观构造、微观裂隙网络、孔隙结构以及其对不同物理场响应的异质性影响。在此基础上，重点阐述构成“多场”的各个基本物理场在岩体中的表现形式、控制方程及其相互作用的物理机制。例如，在力学场方面，会详细介绍线弹性、弹塑性、损伤力学等理论，以及这些理论如何描述岩体在外部荷载或内部应力作用下的变形与破坏。而在水场方面，则会深入探讨饱和与非饱和流体在岩体孔隙和裂隙中的流动规律，以及渗透系数、孔隙度等关键参数的定义与测量。 本书的精髓在于“广义耦合”分析。这意味着，本书不会孤立地讨论单一物理场的行为，而是着力于分析不同物理场之间的相互影响。例如，水-力耦合是地下工程中最普遍也最关键的耦合之一，书中会阐释孔隙水压力如何影响岩体的有效应力，从而导致其力学性能的改变（如降低强度、增大变形），以及岩体变形是否又会反过来改变其水力学特性（如裂隙开度变化导致渗透系数变化）。再如，热-力耦合，在进行地下热储开发或核废料储存时，温度的变化会引起岩体的热胀冷缩，从而产生热应力，影响结构稳定。而温度变化也会影响地下水的粘滞度和溶解度，进而改变水流和溶质运移。书中还会探讨电-力耦合、化学-力耦合等更为复杂的相互作用，例如，某些岩体在电化学作用下会发生徐变或固结，或化学反应导致岩体组分变化，改变其力学和水力性能。 为了实现“广义耦合”分析，本书会介绍一系列现代数值计算方法。读者将了解到如何运用有限元法（FEM）、边界元法（BEM）、离散单元法（DEM）以及近年来兴起的其他数值技术，来构建和求解描述多场耦合行为的偏微分方程组。本书会详细阐述这些方法的离散化过程、方程组的构建、求解器的选择以及边界条件和初始条件的设定。重点会放在如何有效地处理不同物理场之间的非线性耦合项，以及如何保证数值模拟结果的稳定性和准确性。 在理论阐述的同时，本书还将结合大量工程实例，展示多场耦合分析在解决实际工程问题中的应用。这些实例将涵盖不同尺度的工程，从单裂隙的细观力学行为分析，到大型地下洞室群或边坡的宏观稳定性评估。读者将能够理解如何将抽象的理论模型转化为具体的工程分析，以及如何解释模拟结果并据此提出优化设计或加固方案。例如，书中会分析隧道开挖过程中，围岩的应力释放、地下水渗流以及地温变化如何共同作用，影响隧道衬砌的受力状态和长期稳定性。 此外，本书还将关注分析方法中的一些重要进展，如考虑岩体随机性与不确定性的方法，如何通过概率分析和敏感性分析来评估工程风险；以及如何利用现场监测数据来校核和改进数值模型。 本书的读者对象为岩土工程、地下工程、水利工程、地质工程、矿业工程、土木工程等相关专业的科研人员、研究生以及高级工程师。通过学习本书，读者将能够： 1. 建立系统性的认识： 理解岩体多场耦合的复杂性，摆脱单一物理场分析的局限性。 2. 掌握分析工具： 熟悉并能运用先进的数值模拟软件和方法，进行多场耦合分析。 3. 解决实际问题： 将理论知识应用于复杂的地下工程设计与风险评估，提高工程的安全性与可靠性。 4. 开展前沿研究： 为深入研究岩体智能化、多场耦合机理的进一步细化奠定坚实基础。 总而言之，《复杂岩体多场广义耦合分析导论》是一部集理论深度、方法先进性与工程应用价值于一体的专著，它将引领读者进入一个更全面、更真实的岩体行为理解世界。

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终于读完了这本《复杂岩体多场广义耦合分析导论》，真是令人意犹未尽。这本书在岩土工程领域的研究方法上，提供了一个极其宏大且深入的视角。它不仅仅停留在传统的应力、应变分析层面，而是将热、流体、电磁等多种物理场进行系统性的耦合论述。我印象最深的是书中对于“广义耦合”这一概念的阐释，作者并未将不同的场视为孤立的个体，而是通过精妙的数学模型和物理机制，揭示了它们之间相互作用的复杂规律。比如，在讨论地下水渗流与岩体温度场之间的相互影响时，书中引用的非平衡态热力学原理，让原本枯燥的数值模拟变得生动起来。我特别欣赏作者在描述这些复杂现象时所展现出的严谨性，每一个推导都逻辑清晰，仿佛有一条无形的线索，牵引着读者从最基础的本构关系，一直走到复杂的边值问题求解。对于那些致力于岩土工程前沿研究的工程师和科研人员来说，这本书无疑是一部极具启发性的工具书，它拓宽了我对“复杂系统”理解的边界。

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这本书的学术深度和广度令人敬佩，它明显不是短期内仓促成书的，字里行间都透着作者长期的研究积累和对领域脉络的深刻把握。我注意到书中对近年来国际上最前沿的数值方法，如有限元法（FEM）与离散元法（DEM）的耦合求解策略也进行了探讨，这在传统教材中是很少见的。特别是对于高精度网格划分在处理强梯度区域时的敏感性分析部分，提供了非常宝贵的经验总结。然而，我也觉得，对于初学者来说，这本书的入口可能稍显陡峭，或许可以增添一些背景知识的快速回顾章节，以帮助非专业背景的读者更快地进入状态。但就其核心内容而言，它无疑是该细分领域内一部里程碑式的著作，为未来几年乃至更长时间内的研究方向设定了标杆。它强迫你去思考，我们到底在模拟什么，以及我们用什么工具来最真实地捕捉那个“复杂性”。

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坦白说，这本书的难度不低，它要求读者具备扎实的固体力学和流体力学背景，但一旦跨过最初的门槛，你会发现里面蕴藏着巨大的知识宝藏。我尤其喜欢其中关于“时间尺度效应”的讨论。在岩体这样一个准静态但又包含着蠕变和松弛过程的介质中，不同场之间的耦合响应速度差异巨大，本书对此进行了细致的分析。作者引入了多尺度建模的概念，试图在宏观描述和微观机制之间架起一座桥梁。这种前瞻性的视角，让我开始反思我们在进行岩体稳定性分析时，是否过度简化了时间依赖性。这本书并非一本速成手册，它更像是一份长期的智力投资，每一次重读都能发现新的洞察点。它的价值在于，它教会我们如何去思考那些“非线性”和“非经典”的岩土力学问题，而不是简单地套用现有的规范公式。

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阅读过程中，我发现作者在探讨物理场间的相互作用时，非常注重对不确定性的量化和传播。在岩体工程中，参数的随机性和模型的误差是永恒的挑战，这本书没有回避这一现实，而是引入了随机有限元和概率分析的方法来处理多场耦合下的可靠性评估问题。这种将确定性理论与概率论相结合的思路，极大地提升了模型的工程实用价值。例如，书中关于温度波动对裂隙导水率影响的概率分布预测，展示了如何将不确定性分析整合到耦合模型中去，从而为决策者提供更稳健的风险评估依据。这本书不仅仅是一本理论指导书，更像是一套完整的、面向实际工程挑战的分析框架。它引导我们从“精确解”的执着中解脱出来，转向“可接受的工程精度”和“风险可控性”的务实目标。总而言之，这是一部能真正提升从业者思维高度的力作。

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这本书的结构设计得非常有层次感，读起来像是在攀登一座知识的高峰。开篇部分对岩体介质的本构理论进行了扎实的梳理，奠定了后续复杂耦合分析的基础。我个人认为，相比市面上其他一些过于注重数学推导而忽略实际背景的著作，本书的优势在于，它始终将理论与工程实际紧密结合。书中大量引入的工程案例，例如深层隧道开挖过程中的水热效应，或是地热能开采中岩体流固热耦合的数值模拟实例，都极大地增强了可读性和实用性。作者的叙述风格非常沉稳，不炫技，而是以一种循序渐进的方式，引导读者逐步消化那些看似深奥的微分方程组。读完后，我感觉自己对如何构建一个能够反映真实地下工程环境的数值模型，有了全新的认识和信心。特别是关于边界条件处理的章节，作者提出了几个非常巧妙的近似和简化方法，这对于实际工程项目中的快速响应非常有帮助。

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