岩石力学特性的时间效应

前言

第1章 绪论

1.1 岩石工程中的流变现象

1.2 岩石流变力学的主要范畴

1.3 岩石流变力学的产生与发展

第2章 经典岩石流变力学模型

2.1 广义开尔文流变模型

2.2 伯格斯流变模型

2.3 西原正夫流变模型

第3章 岩石流变力学参数辨识方法

3.1 正反分析辨识法

3.2 最小二乘法原理

3.3 优化搜索算法的流变参数识别

3.4 Quasi-Newton优化算法搜索的最小二乘法

3.5 粒子群优化算法搜索的最小二乘法

3.6 混沌直接搜索粒子群优化算法

第4章 岩石流变试验设备与试验加载方式

4.1 岩石力学特性试验设备

4.2 岩石流变试验加载方式与Boltzmann叠加原理

第5章 岩石蠕变力学特性试验

5.1 单轴压缩蠕变试验

5.2 单轴流变力学参数辨识

5.3 三轴加、卸载蠕变试验

5.4 岩石剪切流变力学试验研究

第6章 岩石力学弹性后效特性试验

6.1 引言

6.2 试验设备与方法

6.3 试验结果分析

6.4 模型研究及参数辨识

6.5 小结

第7章 岩石应力松弛特性试验

7.1 引言

7.2 岩石应力松弛试验

7.3 松弛与蠕变等价性研究

7.4 松弛与蠕变耦合作用

第8章 含裂隙岩石蠕变力学特性试验研究

8.1 非贯通裂纹岩石压缩试验及其非线性回归分析

8.2 含断续软弱夹层岩石流变力学特性研究

第9章 岩石非线性流变本构模型理论研究

9.1 岩石非线性黏弹塑性流变模型研究

9.2 岩石非线性损伤流变模型研究

9.3 基于统计损伤的岩石流变模型

9.4 神经网络岩石流变模型研究

9.5 岩石卸荷非线性损伤蠕变模型研究

9.6 基于西原模型改进的非线性卸荷蠕变模型

9.7 基于应变屈服临界的岩石黏弹塑性蠕变模型研究

9.8 基于莫尔-库仑长期强度准则的岩石流变模型研究

第10章 岩石长期强度确定方法研究

10.1 引言

10.2 应力-应变等时曲线法

10.3 过渡蠕变法

10.4 第一拐点法

10.5 体积扩容法

10.6 应力松弛法

10.7 应力区间的稳态蠕变速率法

第11章 岩石工程长期稳定性分析

11.1 含蚀变岩高拱坝拱肩槽长期变形分析

11.2 水电站大型地下洞室长期稳定性数值分析

参考文献

本书系统介绍了岩石蠕变、弹性后效、应力松弛等试验，针对岩石流变力学参数优化搜索的辨识方法、非线性流变力学本构模型、长期强度确定方法、工程长期稳定性分析等方面进行了详细的叙述。全书共分11章，主要内容包括：绪论、经典岩石流变力学模型、岩石流变力学参数辨识方法、岩石流变试验设备与试验加载方式、岩石蠕变力学特性试验、岩石力学弹性后效特性试验、岩石应力松弛特性试验、含裂隙岩石蠕变力学特性试验研究、岩石非线性流变本构模型理论研究、岩石长期强度确定方法研究、岩石工程长期稳定性分析。

内容简介

本书主要围绕岩体结构面力学特性的时间效应，设计并开展了一系列的结构面时效特性试验，系统的研究了结构面速率依存性、剪切蠕变、剪切应力松弛和长期强度的基本特征，分析了粗糙度、应力历史对结构面时效特性的影响，建立了剪切蠕变和剪切应力松弛经验公式，推导了结构面剪切蠕变和剪切应力松弛之间的转换关系，提出了求解长期强度的新方法。以上述试验分析为基础，提出了应力-变形空间中的稳定区和非稳定区的概念，探讨了结构面时间效应四个方面的关联性；基于结构面的剪切特征，建立了考虑结构面表面形态及剪切过程中粗糙度所提供抗力弱化，摩擦力所提供抗力强化的剪切本构模型，统一解释了结构面时间效应的作用机理。2100433B

量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应及量子隧道效应都是纳米微粒与纳米固体的基本特性。除此之外，纳米材料还有在此基础上的介电限域效应、表面缺陷、量子隧穿等。这些特性使纳米微粒和纳米固体表现出许多奇异的物理、化学性质，出现一些“反常现象”。例如金属为导体，在低温时纳米金属微粒由于量子尺寸效应会呈现电绝缘性；一般PbTiO₃，BaTiO₃和SrTiO₃等是典型铁电体，但当其尺寸进入纳米数量级就会变成顺电体；铁磁性的物质进入纳米尺度（～5nm）时，由多畴变成单畴，于是显示极强顺磁效应；当粒径为十几纳米的氮化硅微粒组成了纳米陶瓷时，已不具有典型共价键特征，界面键结构出现部分极性，在交流电下电阻很小；化学惰性极高的金属铂制成纳米粒子（铂黑）后，却成为活性极好的催化剂；金属由于光反射现象呈现出各种美丽的颜色，而金属的纳米粒子光反射能力显著降低，通常可低于1%，由于小尺寸和表面效应使纳米粒子对光吸收表现极强能力；由纳米粒子组成的纳米固体在较宽谱范围显示出对光的均匀吸收性，纳米复合多层膜在7～17GHz频率的吸收峰高达14dB，在10dB水平的吸收频宽为2GHz；颗粒为6nm的纳米Fe晶体的断裂强度较之多晶Fe提高12倍；纳米Cu晶体自扩散是传统晶体的10¹⁶至10¹⁹倍，是晶界扩散的10³倍；纳米金属Cu的比热是传统纯Cu的两倍；纳米固体Pd热膨胀提高一倍；纳米Ag晶体作为稀释致冷机的热交换器效率较传统材料高30%；纳米磁性金属的磁化率是普通金属的20倍，而饱和磁矩是普通金属的1/2 。2100433B