Fractured & Jointed Rock Masses pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Taylor & Francis

作者:

出品人:

页数:786

译者:

出版时间:1996-1-31

价格:USD 199.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9789054105916

丛书系列:

图书标签:

• Rock Mechanics
• Fractured Rocks
• Jointed Rocks
• Geotechnical Engineering
• Rock Mass Characterization
• Slope Stability
• Underground Construction
• Mining Engineering
• Hydrogeology
• Engineering Geology

理论岩土工程与地质灾害评估：结构控制下的岩体行为分析 本书将深入探讨在复杂地质构造和工程荷载作用下，结构控制性岩体（Structured Rock Masses）的力学响应、变形特性及其引发的工程地质灾害机制。 本书旨在为岩土工程师、地质学家及相关科研人员提供一套严谨的理论框架和实用的分析工具，以应对隧道、地下结构、边坡稳定性和深基坑等工程中的岩体工程难题。 第一部分：结构性岩体的本构描述与尺度效应 本书首先聚焦于岩体的结构性，区分出由节理、裂隙、断层和层面等不连续面主导的岩体，而非均质岩石体。 第一章：不连续面系统的几何学与统计描述 本章详细阐述了如何对自然界中复杂的岩体结构进行量化描述。我们将从二维和三维空间角度，引入节理集（Joint Sets）、网格密度（Grid Density）和围压敏感性（Confining Stress Sensitivity）等核心概念。内容涵盖： 极射赤平投影法（Stereographic Projection）的应用：如何精确确定节理面的倾向（Dip Direction）和倾角（Dip），并分析节理之间的几何关系（如交角、闭合度）。 块体尺寸分布（Block Size Distribution, BSD）的概率模型：采用如RQD（岩石质量指标）的局限性，转向更先进的概率模型（如Weibull分布、Lognormal分布）来描述岩体中不同尺寸块体的空间分布规律。重点讨论结构面组合的拓扑关系对宏观力学行为的决定性影响。 渗透率与流固耦合：分析不连续面网络对地下水流动的控制作用。引入等效连续体模型（Equivalent Continuum Model, ECM）中，如何通过不连续面参数来推导渗透张量，并讨论在低渗透率岩体中，渗流对有效应力的影响机制。 第二章：宏观力学行为的尺度效应与本构关系构建 理解结构性岩体的宏观力学性能必须考虑采样尺度和工程规模的差异。 尺寸效应与代表性单元体（Representative Volume Element, RVE）：论证在何种尺度下，岩体可以被视为宏观连续介质。通过室内和现场试验数据，量化不同尺度下岩体强度的衰减规律（即强度随尺度的降低）。 剪胀性与各向异性：重点分析在剪切破坏过程中，由于不连续面张开所导致的体积膨胀（剪胀性）。构建非线性、塑性模型来捕捉这种特性，特别是针对软弱结构面主导的岩体。 粘滑本构模型（Slip-Stick Constitutive Models）：深入探讨结构面上的摩擦行为。引入速率与状态依赖性摩擦模型（Rate- and State-Dependent Friction Models），如Dieterich-Ruina模型，以描述岩体在地震荷载或蠕变作用下的动态响应和锁固-滑动转化过程。 第二部分：隧道与地下工程的围岩稳定性分析 本部分将理论模型应用于实际的地下工程案例中，重点关注如何利用结构信息指导支护设计。 第三章：结构控制下的隧道围岩变形与破坏模式 隧道的稳定性不再由围岩的单轴抗压强度决定，而是由结构面的优势方向和潜在滑动面控制。 经典稳定性判据的局限性与修正：回顾Hoek-Brown准则在极度破碎岩体中的应用边界。提出基于结构面强度（Structure Strength）和闭合度（Joint Aperture）的改进型强度准则。 块状岩体中的潜在滑动机制：详尽分析楔形破坏（Wedge Failure）、倾倒破坏（Toppling Failure）和环形/层状拉伸破坏（Tensile Splitting/Slabbing）的几何条件和力学判据。重点讨论如何通过地质力学指标（如摩擦角、内聚力和岩桥强度）来精确预测破坏面。 支护作用与应力重分布：数值模拟部分将聚焦于衬砌与围岩之间的相互作用。分析不同支护刚度（如喷射混凝土、锚杆、钢拱架）如何改变围岩应力场，特别是对结构面上的接触应力的调节作用。 第四章：深埋地下结构与高地应力影响 在深部开挖中，高围压和原生地应力场成为主导因素，可能导致岩体的应力诱发破坏。 闭合节理的力学响应：当节理在高应力下闭合时，其力学性质会从剪切弱面转变为近似于完整岩石。分析应力状态如何影响节理的法向刚度（Normal Stiffness）和切向刚度（Shear Stiffness）。 蠕变与应力松弛：针对含有粘土或水敏感性结构面的岩体，蠕变变形不容忽视。引入粘塑性模型（Viscoplastic Models），预测隧道在长期运营期间的收敛速率和支护的疲劳风险。 钻爆效应与动态损伤：系统分析隧道开挖过程中，爆破产生的冲击波在结构面上的反射和透射行为，如何导致损伤区域的扩展，并提出优化爆破参数以减小结构面二次损伤的建议。 第三部分：边坡工程与深基坑的结构控制稳定性 本书将结构性岩体理论应用于地表工程，解决岩质边坡的稳定性和深基坑的侧向支护问题。 第五章：岩质边坡的极限平衡与概率性稳定性评估 结构面控制下的边坡稳定性分析：采用经典的基于几何面的极限平衡法（Limit Equilibrium Methods based on Kinematic Analysis），但侧重于如何利用勘察数据精确识别潜在滑动模式（如平面滑动、楔形滑动、倾倒）。 岩桥（Rock Bridges）与拉伸裂缝（Tensile Cracks）的影响：分析岩体块体之间连接体——岩桥的强度对整体边坡安全系数的贡献。讨论岩桥在不同荷载下的受力状态及其对破坏启动的控制作用。 可靠度分析（Reliability Analysis）：由于地质参数的不确定性，引入一阶可靠度方法（FORM）和蒙特卡洛模拟，对边坡的失稳概率进行量化评估，从而实现风险导向的设计。 第六章：深基坑的结构响应与锚固系统优化 深基坑的支护系统需要抵抗由结构面主导的侧向土压力和水压力。 结构面与支护结构之间的相互作用：分析当基坑开挖面与优势节理面倾向一致时，可能出现的大位移拉出破坏。讨论锚杆/撑杆的布置角度和预应力对锁定结构面的重要性。 结构控制下的基坑变形反馈：结合数值模拟，展示在基坑开挖过程中，周围建筑物沉降与支护结构变形之间的耦合关系，特别是结构面在侧向荷载下发生的刚度折减效应。 结语：未来展望与先进监测技术 本书最后对结构性岩体工程的未来发展方向进行了展望，包括高精度分布式光纤传感（DAS/DTS）在结构面应变监测中的应用，以及机器学习/深度学习在岩体分类和强度预测中的潜力，旨在实现更安全、更经济的岩土工程实践。

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