模拟节理岩体破坏全过程的DDARF方法/岩石力学与工程研究著作丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:140

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出版时间:2010-1

价格:40.00元

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isbn号码:9787030261274

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• 岩石力学
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地质灾害的驱动力与演化机制——基于多尺度力学分析的视角 本书旨在深入探讨地质灾害，特别是岩体破坏现象背后的复杂驱动力及其随时间的演化机制。我们将聚焦于宏观尺度下的构造运动、地应力变化，微观尺度下的岩石材料属性、裂隙扩展规律，以及介于两者之间的中观尺度上的节理网络演化，系统性地构建一个理解地质灾害发生发展的多尺度力学分析框架。 第一部分：地质灾害的宏观驱动力与应力场演化 构造运动与区域地应力格局： 板块构造理论在地质灾害研究中的应用：详细阐述板块碰撞、扩张、转换等边界类型如何在地壳中诱发不同类型的应力集中，并分析其与地震、滑坡、崩塌等灾害的空间分布关系。 地应力场的长期演化：介绍地应力场并非静态不变，而是随着构造运动、地表物质迁移、冰川载荷变化等因素持续调整。我们将回顾不同地应力测量技术（如水压法、声发射法、钻孔应力计）的原理、适用性及局限性，并通过具体案例分析，展示地应力场在区域尺度上的变化规律及其对地质灾害发生概率的影响。 构造应力与诱发应力：区分构造运动产生的区域性背景应力与局部扰动（如水库蓄水、大规模开挖）产生的诱发应力。重点分析诱发应力如何叠加在背景应力之上，从而突破岩体的强度极限，引发灾害。我们将讨论不同地质环境下，构造应力与诱发应力之间的耦合关系。 断层活动与地震力学：深入探讨断层作为地壳薄弱带，其活动过程与地震发生机制。分析断层带的应力积累与释放过程，岩石破裂的声发射特征，以及不同断层类型（正断层、逆断层、走滑断层）在地应力场中的响应。研究地震力学有助于理解地震诱发滑坡、崩塌的内在联系。 地下水作用与孔隙水压力变化： 地下水的赋存与运移：系统介绍地下水的形成、补给、排泄途径，以及不同岩性、地质构造条件下地下水的赋存状态和运移规律。 孔隙水压力对岩体强度的影响：详述有效应力原理，解释孔隙水压力如何降低岩体的有效应力，从而显著减小岩石的抗剪强度和抗拉强度。我们将通过理论推导和实验数据，量化孔隙水压力对岩体强度参数（如内聚力、内摩擦角）的影响。 水文地质条件与地质灾害风险评估：分析降雨、融雪、地下水回灌、人工抽排等水文过程如何影响区域孔隙水压力分布，进而影响边坡稳定性、地下洞室围岩稳定性等。将结合实际工程案例，说明精细的水文地质勘察和监测对于地质灾害风险评估的重要性。 饱和与非饱和介质中的水力学行为：探讨在不同饱和度条件下，地下水运移和孔隙水压力的复杂性。特别关注非饱和岩体中，基质势对有效应力的贡献，以及雨水入渗对边坡稳定性的瞬态影响。 地表覆载与外部扰动： 地形地貌与重力作用：分析高陡边坡、深切河谷、山地地形等典型地貌形态如何通过增加重力载荷和改变应力集中而成为地质灾害的易发区。 地表载荷的动态变化：研究季节性变化（如积雪、植被生长）、人类活动（如建筑物、道路、矿山开挖、水库蓄水、爆破）等引起的瞬态或长时地表载荷变化，如何对地壳应力场产生扰动，并可能诱发地质灾害。 冻融循环与蠕变：分析寒冷地区冻融循环作用对岩石物理力学性能的影响，如裂隙的扩展、岩石的风化破碎。同时，讨论长时恒定载荷作用下的岩体蠕变现象，及其对边坡、隧道围岩稳定性的长期影响。 第二部分：岩石材料的微观损伤机制与裂隙演化 岩石的宏观力学行为与微观结构： 岩石的线弹性与非线性力学响应：介绍岩石在不同应力水平下的应力-应变关系，包括弹性变形、塑性变形和脆性破坏。 岩石微观结构的组成与影响：分析岩石的矿物成分、颗粒大小、形状、胶结程度、孔隙结构等微观结构特征如何影响其宏观力学性能，如强度、变形模量、渗透性等。 微裂隙的成因与分布：阐述岩石在成岩过程中、构造应力作用下、物理风化过程中，微裂隙的产生、发育和连接过程。分析不同成因的微裂隙在岩石内部的分布规律和方向性。 岩石材料的损伤力学理论： 损伤变量的定义与演化：介绍损伤变量的概念，它如何描述岩石材料内部微观结构（如微裂隙、孔洞）的损伤程度。探讨损伤变量随应力、应变、加载循环次数等参数的演化规律。 损伤力学本构模型：回顾不同损伤力学本构模型，如Lemaitre损伤模型、Kachanov模型等，分析其在描述岩石非线性行为和破坏过程中的优势与局限性。 基于损伤力学的岩石强度理论：阐述损伤力学如何与传统强度理论（如Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则）结合，用于预测岩石的峰值强度和破坏后行为。 裂隙萌生、扩展与贯通： 裂隙萌生的微观力学机制：从微观层面分析应力集中导致微裂隙萌生的条件，如 Griffith 裂纹扩展理论。 裂隙扩展的模式与规律：研究不同加载模式（单轴、三轴、剪切）下，裂隙的萌生、扩展（如翼型裂纹、剪切裂纹）和连接方式。 动态裂纹扩展：在地震等快速加载条件下，裂纹的动态扩展行为及其产生的动力学效应，如应力波的传播。 考虑裂隙演化的岩石力学模型：介绍将裂隙的萌生、扩展和连通纳入本构模型，以更真实地模拟岩石在加载过程中的损伤累积和宏观破坏。 第三部分：节理网络的演化与宏观岩体稳定性 节理网络结构与力学特性： 节理的定义、分类与描述：介绍节理（断层、劈理、层理等）的形成机理、形态特征、产状参数（倾角、倾向）。 节理网络的统计描述：研究节理网络的密度、走向、长度、连通性等参数，以及这些参数如何影响宏观岩体的整体力学性质。 节理面的摩擦力学：深入分析节理面在剪切过程中的摩擦行为，包括静摩擦、动摩擦、摩擦角、粗糙度、闭合和开启对摩擦力的影响。 节理扩展与岩体破坏模式： 基于节理网络的边坡稳定性分析：介绍基于极限平衡法、数值模拟等方法，如何利用节理参数分析边坡的滑动模式（如平面滑动、楔形滑动、环状滑动）和稳定性。 节理对地下洞室围岩的影响：分析节理网络如何影响隧道、矿井等地下洞室的围岩稳定性，如围岩塌落、变形等。 节理的连通性与渗透性：研究节理网络对地下水运移的影响，节理的连通性如何形成地下水通道，进而加速岩体的风化和破坏。 宏观岩体强度理论：结合节理面的力学行为，介绍宏观岩体强度理论，如基于节理密度和倾角的经验公式，以及数值模拟方法（如离散单元法）对节理网络驱动的岩体破坏进行模拟。 多尺度耦合分析方法： 不同尺度力学模型之间的联系：探讨如何将微观的岩石材料损伤演化与宏观的节理网络演化耦合起来，以更全面地理解岩体破坏过程。 数值模拟技术在岩体破坏研究中的应用：介绍有限元法、离散单元法、光滑粒子动力学等数值模拟方法在模拟岩体破坏全过程中的作用。重点讨论如何通过这些方法，将宏观载荷、介观节理特征与微观材料损伤有机结合。 案例分析与验证：通过对典型地质灾害（如大型滑坡、崩塌、地震诱发地质灾害）的详细案例研究，运用上述多尺度力学分析方法进行模拟和验证，以期为地质灾害的预测、预警和防治提供科学依据。 本书将理论分析、数值模拟与工程实践相结合，旨在为地质工程、土木工程、水利工程、矿业工程等领域的专业人士提供一个系统、深入理解岩体破坏机制的理论框架和分析工具。通过对地质灾害驱动力与演化机制的深入剖析，我们希望能够提升对复杂地质环境的认知水平，为减轻和防治地质灾害提供更有效的解决方案。

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