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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 国内外研究现状2

1.2.1 裂纹扩展2

1.2.2 深部岩体力学的特点和岩石的脆性特征5

1.2.3 能量耗散10

1.3 研究内容12

第2章 现场岩石试件强度特性分析13

2.1 引言13

2.2 岩石单轴和三轴压缩及单轴情况下卸载试验研究13

2.2.1 试件的制备13

2.2.2 试验步骤13

2.2.3 试验结果及分析15

2.2.4 强度特征17

2.2.5 岩样的破坏特征及损伤机理分析18

2.2.6 岩石的扩容特性18

2.3 模拟洞室开挖的加载-卸围压试验研究20

2.3.1 类岩石材料试件的制备20

2.3.2 三轴加卸载装置工作原理及加卸载试验过程21

2.3.3 岩体加卸载破坏时的应力-应变特征23

2.3.4 洞室开挖模拟过程中的声发射特征24

2.4 本章小结25

第3章 劈裂裂缝形成机理的细观能量法分析27

3.1 脆性岩石材料破坏的各阶段特征分析27

3.2 裂纹扩展的能量法解析29

3.2.1 裂纹扩展过程中的应变能释放率和能量守恒定律29

3.2.2 张拉荷载作用下的裂纹扩展能量分析30

3.2.3 压缩荷载作用下的裂纹扩展能量分析32

3.3 压缩荷载下劈裂裂缝的细观能量模型34

3.4 脆性岩石黏结弱化摩擦强化效应36

3.5 高地应力下岩体脆性破坏的相关讨论39

3.6 本章小结41

第4章 劈裂裂缝形成机理的宏观分析研究42

4.1 劈裂裂纹的贯通机理42

4.1.1 翼形裂纹的扩展贯通42

4.1.2 形成劈裂裂纹的翼形裂纹临界长度与临界间距的确定43

4.2 劈裂裂缝形成后岩柱失稳的薄板压屈理论研究46

4.2.1 问题的提出46

4.2.2 薄板压屈的临界荷载47

4.2.3 薄板压屈能量耗散分析48

4.3 本章小结51

第5章 洞室劈裂破坏判据和位移预测分析方法研究52

5.1 国内外对洞室产生脆性破坏判据的研究52

5.2 围岩产生劈裂破坏的稳定性判据53

5.2.1 脆性破损区的估算53

5.2.2 劈裂破坏的围岩稳定性判据54

5.3 位移预测分析方法55

5.3.1 裂纹扩展引起的变形分析55

5.3.2 裂纹密度经验公式58

5.3.3 工程现场位移的预测方法59

5.3.4 位移预测方法的验证59

5.4 本章小结59

第6章 劈裂破坏的数值模拟研究60

6.1 能量法分析地下洞群稳定性60

6.1.1 基本思路61

6.1.2 二滩工程实例分析62

6.2 围岩稳定性判据的应用71

6.3 地下洞室劈裂破坏数值模拟分析75

6.3.1 数值计算方案75

6.3.2 结果分析75

6.4 本章小结78

第7章 深部洞室围岩时效劈裂破坏现象的模型试验79

7.1 引言79

7.2 相似材料的制作79

7.2.1 相似概述79

7.2.2 相似材料的研制82

7.2.3 相似材料配比的确定83

7.3 模型试验系统的选用88

7.3.1 模型加载系统88

7.3.2 数据采集分析系统88

7.4 围岩时效劈裂破坏地质力学模型试验方法90

7.4.1 模型试验方案设计90

7.4.2 试验模型制作方法91

7.4.3 测量元件的布置93

7.4.4 模型的加载与开挖95

7.5 模型试验结果及分析96

7.5.1 工况一、二、三条件下模型边墙破坏现象的对比研究96

7.5.2 工况一、四条件下模型边墙时效破裂现象的对比分析99

7.5.3 模型边墙位移和应变的变化规律100

7.6 模型试验与现场监测对比分析109

7.7 本章小结111

第8章 时效劈裂力学模型的构建和验证113

8.1 卸荷过程微裂隙周边应力场的变化113

8.2 劈裂塑性体113

8.3 流变元件及组合模型114

8.3.1 流变元件及其变形特性114

8.3.2 经典组合流变模型及特性115

8.4 时效劈裂模型的建立116

8.5 时效劈裂模型的本构方程118

8.6 模型参数识别119

8.6.1 1stOpt软件介绍119

8.6.2 利用1stOpt软件进行模型参数识别119

8.7 本章小结127

参考文献128