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第1章　绪论1

1.1　岩体流变实验与理论研究1

1.2　岩体流变数值模拟及工程应用研究2

1.3　含缺陷岩体流变力学研究3

1.4　岩体流变参数反演研究4

1.5　本书的主要内容4

第2章　岩石流变理论与解析方法6

2.1　岩石流变模型6

2.1.1　基本模型及流变特性6

2.1.2　模型选取原则13

2.1.3　模型参数辨识14

2.2　三维本构关系与解析方法19

2.2.1　流变微分型本构关系的一维通式19

2.2.2　三维本构关系20

2.2.3　象空间中的黏弹性参数变换式23

2.2.4　黏弹性问题的解析求解方法23

2.2.5　黏弹性问题求解示例24

2.3　现场流变荷载实验解析27

2.3.1　黏弹性一般解27

2.3.2　不同流变模型下的变形分析28

2.3.3　黏弹性参数与模型识别实例30

2.4　三轴蠕变实验与解析解37

2.4.1　三轴蠕变实验37

2.4.2　三轴蠕变实验解析与参数识别46

2.4.3　花岗岩三轴蠕变实验结果分析50

2.5　岩石蠕变变形全过程52

2.5.1　岩石蠕变变形全过程分析53

2.5.2　岩石蠕变全过程本构方程55

2.5.3　岩石蠕变全过程本构方程的应用59

第3章　黏弹性岩体结构变形解析与稳定理论64

3.1　黏弹性岩板弯曲理论64

3.1.1　单边自由固支岩板的黏弹性解析64

3.1.2　复杂边界岩板的黏弹性分析68

3.2　黏弹性岩板稳定性分析73

3.2.1　岩层黏弹性分析的薄板力学模型73

3.2.2　线黏弹性岩板的稳定平衡方程74

3.2.3　岩板的临界载荷75

3.3　黏弹性岩梁变形分析76

3.3.1　黏弹性地基上岩梁的力学模型76

3.3.2　黏弹性地基上岩梁力学行为分析实例79

3.4　黏弹性岩梁屈曲稳定分析81

3.4.1　直立顺层边坡蠕变屈曲的微分方程81

3.4.2　直立顺层边坡压屈的时间相关性分析82

3.4.3　直立边坡屈曲载荷与极限坡高分析84

3.5　层状岩体的变形与分叉85

3.5.1　岩层平衡路径分支与分叉点85

3.5.2　岩梁在分叉点的稳定性及后屈曲性态86

3.5.3　岩层失稳灾变判据及实例88

3.5.4　考虑不同拉压特性的边坡岩层屈曲变形93

3.5.5　层状边坡叠梁结构屈曲性态分析93

3.6　黏弹性岩板动力分析98

3.6.1　黏弹性薄板振动微分方程98

3.6.2　不同黏弹性模型岩板振动分析比较102

第4章　岩体流变有限元模拟理论及方法106

4.1　黏弹塑性有限元基本方程106

4.1.1　有限单元法基本方程106

4.1.2　黏弹塑性有限单元法基本方程109

4.2　岩体黏弹塑性损伤有限元分析120

4.2.1　岩体黏弹塑性损伤本构模型与损伤演化方程120

4.2.2　岩体黏弹塑性损伤有限元分析方程122

4.2.3　有限元分析程序设计123

4.2.4　黏弹塑性损伤分析实例124

4.3　黏弹塑性问题大变形分析127

4.3.1　岩体黏弹塑性大变形仿真模拟127

4.3.2　黏弹塑性损伤大变形有限元分析及其实施过程130

4.4　岩石断裂过程的有限元模拟131

4.4.1　基本方程131

4.4.2　岩石断裂过程有限元模拟的应用132

4.5　岩体流变加速变形与稳定性141

4.5.1　岩体流变加速变形系统稳定性问题142

4.5.2　单元惯性力矩阵的积分144

4.5.3　流变加速变形分析实例145

第5章　岩体流变位移的反演理论148

5.1　反演理论概述148

5.2　反演分析的基本理论151

5.2.1　初始地应力与等效节点力151

5.2.2　线弹性位移反演方程154

5.3　黏弹性反分析的基本方程158

5.3.1　黏弹性问题的简化158

5.3.2　黏弹性本构关系158

5.3.3　黏弹性有限元位移反分析的基本方程160

5.4　隧道围岩流变参数反演方程162

5.4.1　消除部分位移丢失的修正方程163

5.4.2　考虑空间效应的修正方程164

5.5　隧道围岩黏弹性参数的反演方法165

5.5.1　参数回归反演法166

5.5.2　参数优化反演法168

5.6　直接反分析法170

5.6.1　优化反分析法170

5.6.2　实验设计反分析法174

5.7　量测支护位移反分析182

5.7.1　量测支护位移的线弹性增量反分析183

5.7.2　支护条件下黏弹性位移反分析190

5.7.3　支架荷载反分析193

第6章　岩体流-固耦合流变模型及其数值模拟200

6.1　概述200

6.2　流-固耦合流变分析的平衡方程201

6.2.1　平衡方程的基本格式201

6.2.2　平衡方程的空间离散202

6.2.3　平衡方程的时间离散204

6.3　连续性方程205

6.3.1　连续性方程的基本格式205

6.3.2　连续性方程的空间离散214

6.3.3　连续性方程的时间离散216

6.4　总体控制方程及应用217

6.4.1　总体控制方程217

6.4.2　流-固耦合流变损伤分析总体方程218

6.4.3　流-固耦合流变分析示例219

第7章　岩体流-固-热耦合流变模型及其数值模拟222

7.1　概述222

7.2　流-固-热耦合分析平衡方程223

7.2.1　本构方程223

7.2.2　平衡方程的空间离散223

7.2.3　平衡方程的时间离散225

7.3　连续性方程226

7.3.1　连续性方程的基本格式226

7.3.2　连续性方程的空间离散232

7.3.3　连续性方程的时间离散233

7.4　能量守恒方程234

7.4.1　物体导热的傅里叶定律234

7.4.2　岩体能量守恒方程234

7.4.3　能量方程的有限元格式239

7.5　总体控制方程及有限元实施分析241

7.5.1　流-固-热耦合流变分析总体方程241

7.5.2　流-固-热耦合流变损伤分析总体方程242

7.5.3　理论模型在储存LNG岩洞工程中的应用242

第8章　岩体流变数值模拟工程应用244

8.1　施工建造过程的模拟244

8.1.1　开挖模拟方法244

8.1.2　喷射混凝土和衬砌支护模拟246

8.1.3　锚杆支护的模拟247

8.1.4　增加荷载的模拟247

8.2　岩体结构特征及非线性问题的模拟248

8.3　岩体流变有限元分析步骤248

8.4　隧道围岩流变有限元分析249

8.4.1　计算模型与计算参数249

8.4.2　计算结果分析250

8.5　地下储油岩洞流变有限元分析254

8.5.1　计算分析模型及参数254

8.5.2　流变数值模拟结果分析255

主要参考文献259

附录　主要参数说明265