Discontinuity Analysis for Rock Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Priest, S.D.

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:1992-12

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9780412476006

丛书系列:

图书标签:

• 岩石工程
• 不连续性分析
• 断裂力学
• 岩体结构
• 工程地质
• 岩石力学
• 隧道工程
• 边坡稳定性
• 数值模拟
• 岩石破坏

岩石工程中的不连续性分析：理论、方法与应用 本书深入探讨岩石工程领域中一个至关重要的方面——不连续性分析。岩石体并非均质、连续的弹性体，其内部广泛存在着节理、裂缝、层理、断层等各类不连续面。这些不连续面的发育、形态、分布以及相互作用，极大地影响着岩石体的力学行为、变形特性以及整体稳定性。因此，准确而有效地分析和理解这些不连续面，是岩石工程设计与施工安全性的基石。 本书旨在为岩石工程师、地质工程师、岩土工程师以及相关领域的研究人员提供一个全面、系统且深入的学习框架。我们不局限于单一的理论模型或计算方法，而是致力于整合多种分析工具和技术，以期更贴近真实岩石体的复杂性。本书强调理论基础与实际应用相结合，通过详实的案例分析，展示不连续性分析在各类岩石工程项目中的实际价值。 核心内容概览： 第一部分：不连续性面的基本理论与分类 本部分为后续深入分析奠定坚实的基础，详细阐述了岩石体内不连续面的本质、形成机制以及对其力学性质的影响。 岩石不连续面的起源与演化： 探讨地质构造运动（如断裂、褶皱、造山运动）、岩石成岩过程（如沉积、火成、变质作用）、以及风化侵蚀等多种因素如何导致岩石体内产生和发育各类不连续面。深入分析不同地质历史背景下形成的岩体结构特征。 不连续面的宏观与微观描述： 详细介绍描述不连续面几何形态的关键参数，包括产状（倾向、倾角）、长度、间距、连通性、展布形态（孤立、密集、网状、带状等）。同时，引入微观尺度上的描述，如表面粗糙度、张开度、充填物性质（如泥土、石英、方解石等）、以及水文地质特性（如渗透系数、孔隙度）。 不连续面的力学性质： 深入分析不连续面两侧岩石块体与不连续面本身所表现出的力学行为。重点讨论法向刚度、切向刚度、抗剪强度（包括库仑-莫尔准则、张力强度、以及考虑粗糙度效应的修正模型）、以及随时间和应力状态变化的力学性质。详细阐述摩擦角、内聚力、法向变形模量、剪切变形模量等关键参数的测定方法和影响因素。 不连续面的分类体系： 介绍国际上通用的岩体分类方法，如RQD（岩石质量指标）、RMR（岩石质量评级）、Q值系统（Q-system）等。详细解释这些分类体系如何综合考虑不连续面的数量、间距、粗糙度、充填物、水文地质条件等因素，并将其应用于岩体强度和变形特性的初步评估。 第二部分：不连续性分析的数值方法与模型 本部分聚焦于现代计算技术在不连续性分析中的应用，介绍多种数值模拟方法，以及如何根据工程需求选择合适的模型。 离散元法（DEM）： 详细讲解离散元法在模拟岩体中大量独立单元（块体）运动的优势。重点介绍其在处理块体滑动、碰撞、以及由不连续面支配的整体变形问题上的适用性。阐述如何构建具有不同形状、大小、以及相互接触界面的块体模型，并考虑块体间的法向和切向接触本构关系。 块体分析（Block Analysis）： 介绍基于几何学和极限平衡原理的块体分析方法。重点阐述如何识别潜在的滑动块体，并利用图解法（如块体图、滑动面图）或解析方法（如极限平衡法）评估块体的稳定性。讨论在不同工程条件（如边坡、隧道、地下洞室）下块体分析的应用。 有限元法（FEM）在不连续性问题中的应用： 虽然有限元法在处理连续介质方面表现优异，但本书也将介绍其如何通过引入特殊的单元类型（如接触单元、剪切带单元）或数值技术（如嵌入式裂缝模型、XFEM）来模拟不连续面的影响。讨论其在模拟岩体变形、应力分布以及考虑不连续面开裂或闭合效应时的应用。 数值模拟参数的标定与验证： 强调数值模型并非凭空产生，其准确性依赖于输入参数的可靠性。详细介绍室内试验（如三轴试验、直剪试验、拉拔试验）和现场测试（如单轴载荷试验、直剪试验、声波测试）在确定不连续面力学参数的重要性。讨论如何通过与实测数据（如监测变形、位移）对比，对数值模型进行标定和验证。 多尺度分析方法： 探讨如何结合不同尺度的分析方法。例如，在区域稳定性分析中，可以采用宏观的连续介质模型来描述整体岩体，同时在局部关键区域引入离散元方法或块体分析来精细刻画不连续面的影响。 第三部分：不连续性分析在岩石工程中的应用 本部分将理论与方法落到实处，通过大量的典型工程案例，展示不连续性分析在解决实际岩石工程问题中的强大能力。 边坡工程： 详细分析不连续面对边坡稳定性的影响。介绍如何利用块体分析和数值模拟方法评估潜在滑动面的识别、滑动块体的体积计算、以及边坡整体的抗滑稳定性。讨论如何根据分析结果优化边坡支护设计，如锚杆、喷射混凝土、挡墙等。 隧道与地下洞室工程： 探讨不连续面对隧道围岩应力分布、变形以及支护系统的影响。介绍如何利用数值模拟预测隧道开挖过程中可能出现的塌方、隆起或失稳区域。讨论如何根据不连续面的性质和分布，优化隧道支护形式和参数，如钢拱架、喷射混凝土、岩石锚杆、以及预应力锚索等。 采矿工程： 分析不连续面在地下采矿（如分层采矿、房柱式采矿）和露天采矿中的作用。讨论如何预测采矿过程中矿岩体（包括废石）的稳定性，避免采空区塌陷，以及保障采矿作业的安全。 水利水电工程： 关注不连续面（特别是裂缝和断层）对大坝、溢洪道、引水隧洞等水工结构的影响。深入分析水在不连续面中的渗透路径，以及其对岩体稳定性的不利影响（如水压作用）。讨论如何利用不连续性分析评估渗透涌水量，并设计有效的防渗和排水措施。 地质灾害防治： 探讨不连续面在滑坡、崩塌、泥石流等岩土灾害发生机制中的作用。介绍如何通过对不连续面性质和分布的分析，预测灾害发生的可能性和潜在规模，并提出相应的防治建议。 地热开采与地下储库： 分析不连续面对地下热能流动、以及地下储气库、储油库稳定性的影响。讨论如何通过精细的不连续性分析，优化注采井的布局和运行方案，以提高资源利用效率并保障工程安全。 第四部分：不连续性分析的未来发展趋势 本书的最后部分将展望不连续性分析领域的前沿研究方向和潜在发展趋势。 多物理场耦合分析： 强调岩石工程中往往涉及多种物理场的相互作用，如力学、水文、热学、电磁学等。展望未来将更加关注这些物理场在不连续面处的耦合效应，例如水-力耦合（孔隙水压对岩石强度的影响）、热-力耦合（温度变化对岩石变形和强度的影响）等。 人工智能与机器学习的应用： 探讨人工智能和机器学习技术在不连续面识别（如基于遥感影像、无人机数据的自动识别）、参数预测（如基于历史数据预测不连续面性质）、以及稳定性评估（如构建基于机器学习的预测模型）方面的潜力。 高精度成像与监测技术： 介绍新型的高精度成像技术（如激光扫描、三维重建、高分辨率雷达）和现场监测技术（如光纤传感、分布式光纤传感）在获取精细不连续面数据和实时监测岩体变形方面的应用。 考虑岩石损伤与演化过程： 进一步深入研究岩石在应力作用下，特别是多次循环加载或卸载过程中，不连续面的损伤累积与演化过程。这将有助于更准确地预测岩体的长期行为。 可持续性岩石工程： 讨论如何在不连续性分析的基础上，实现更加环境友好和资源节约型的岩石工程设计与施工。 通过本书的学习，读者将能够系统地掌握不连续性分析的理论基础，熟练运用各种数值分析工具，并能够将这些知识和技能有效地应用于解决实际岩石工程中的复杂问题，从而提高工程的安全性、可靠性和经济性。本书的目标是成为岩石工程领域不可或缺的参考书，为推进该领域的发展贡献力量。

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