加锚断续节理岩体破坏机理及工程应用

　　本书主要研究断续节理岩体裂隙在复杂应力状态下的扩展规律和锚杆的加固及止裂增韧机理，研究节理面和岩桥的破坏过程、模式及其强度特性，岩锚共同作用及渐进破坏机理，建立锚杆加固止裂的突变模型及加锚岩体的断裂损伤本构模型及相关的计算方法。建立了加锚断续节理岩体稳定性计算分析方法；提出锚杆增韧止裂机理，并建立了增韧效果评价经验公式；提出了锚杆控制裂纹失稳扩展的突变模型，为评价加锚岩体稳定性和提前采取合理加固措施提供决策依据；开发了可有效考虑锚固效应的大型三维断裂损伤有限元程序，并应用于国内多个大型水电与隧道工程中，取得显著效果。为岩体工程稳定性评价和布锚参数优化提供理论依据。

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岩石力学与工程研究著作丛书》序
《岩石力学与工程研究著作丛书》编者的话
前言
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 概述
1.2.1 节理岩体与锚杆加固理论研究现状
1.2.2 节理岩体裂隙扩展研究现状
1.2.3 CT技术在岩石力学中的应用研究现状
1.2.4 声发射技术在岩石力学中的应用研究现状
1.3 本书研究方法和内容
1.3.1 本书的研究方法
1.3.2 本书研究内容
参考文献
第2章 节理岩体裂隙扩展的CT试验
2.1 引言
2.2 CT技术原理
2.2.1 CT技术检测原理
2.2.2 CT试验可以解决的岩石力学问题
2.3 试验设备
2.3.1 本试验的CT机配套设备简介
2.3.2 CT图像信息的提取
2.4 试件的加工制作
2.4.1 试件加工材料的选取
2.4.2 含裂隙试件加工示意图
2.4.3 试件的测量
2.4.4 试验方法
2.5 单裂隙试件单轴压缩的裂纹扩展CT试验研究
2.5.1 单裂隙试件单轴压缩的CT试验
2.5.2 方案一——同心圆区域CT分析
2.5.3 方案二——等圆区域CT分析
2.5.4 方案三——等椭圆区域CT分析
2.5.5 纵向CT扫描图像分析
2.5.6 密度应力分析
2.5.7 损伤变量分析
2.5.8 裂隙扩展宽度的估算方法
2.5.9 小结
2.6 双裂隙试件单轴压缩的裂纹扩展CT试验研究
2.6.1 含44°双裂隙试件单轴压缩的CT试验
2.6.2 方案一——同心圆区域CT分析
2.6.3 方案二——等圆区域CT分析
2.6.4 方案三——等椭圆区域CT分析
2.6.5 纵向CT扫描图像分析
2.6.6 小结
2.7 单裂隙试件三轴压缩的裂纹扩展CT试验研究
2.7.1 含19°单裂隙试件三轴压缩的CT试验
2.7.2 方案一——同心圆区域CT分析
2.7.3 方案二——等圆区域CT分析
2.7.4 方案三——等椭圆区域CT分析
2.7.5 纵向CT扫描图像分析
2.7.6 小结
2.8 双裂隙试件三轴压缩的裂纹扩展CT试验研究
2.8.1 含36°双裂隙试件三轴压缩的CT试验
2.8.2 方案一——同心圆区域CT分析
2.8.3 方案二——等圆区域CT分析
2.8.4 方案三——等椭圆区域CT分析
2.8.5 纵向CT扫描图像分析
2.8.6 小结
参考文献
第3章 节理岩体裂隙断裂声发射试验研究
3.1 引言
3.2 测试系统
3.3 不同材料内置裂隙扩展及贯通规律
3.3.1 试验材料及试样制备
3.3.2 三维裂隙的制作
3.3.3 均质材料中裂隙扩展与贯通
3.3.4 非均质材料的扩展特征
3.3.5 小结
3.4 表面裂隙扩展模式及其断裂机理
3.4.1 试验研究
3.4.2 试验结果及讨论
3.4.3 表面裂隙附近应变分析
3.4.4 表面裂隙扩展的声发射试验研究
3.4.5 裂隙深度比对断裂模式及强度的影响
3.4.6 砂岩中表面裂隙扩展破裂
3.4.7 反翼裂纹产生的力学机理
3.4.8 小结
参考文献
第4章 拉伸状态下节理岩体裂隙扩展试验研究
4.1 引言
4.2 改进的直接拉伸试验技术
4.2.1 现有主要直接拉伸试验技术
4.2.2 改进的直接拉伸试验技术
4.3 拉伸状态下三维内置裂隙扩展试验研究
4.3.1 试验材料和含裂隙试件的制备
4.3.2 拉伸试验装置和测试系统
4.3.3 含裂隙试件拉伸力学和断裂特征
4.3.4 裂隙倾角对试件力学性能和断裂特征的影响
4.3.5 小结
4.4 拉伸状态下三维表面裂隙扩展试验研究
4.4.1 试件制作
4.4.2 试验结果及分析
参考文献
第5章 节理岩体中锚杆加固止裂试验研究
5.1 引言
5.2 试件的加工制作
5.2.1 相似材料的研制及其力学参数的测定
5.2.2 锚杆材料的选择
5.2.3 模具及内置裂隙的制作
5.3 表面裂隙不同锚固方式小试件单轴压缩试验研究
5.3.1 预制裂隙形态及加锚方式
5.3.2 应力-应变曲线及试件力学特性分析
5.3.3 破坏模式及断裂机理分析
5.3.4 小结
5.4 表面裂隙不同锚固方式小试件单轴拉伸试验研究
5.4.1 锚固角度对锚固效果影响规律研究
5.4.2 锚固位置对锚固效果影响规律研究
5.5 节理岩体锚固效应大试块试验研究
5.5.1 试验总体设计
5.5.2 试验结果及分析
参考文献
第6章 复杂应力状态下断续节理岩体断裂损伤机理研究及其应用
6.1 引言
6.2 裂纹起裂判据及扩展方向
6.2.1 起裂准则
6.2.2 裂纹扩展方向
6.3 复杂应力状态下加锚节理裂纹扩展长度的确定
6.3.1 压剪情况下分支裂纹扩展长度
6.3.2 拉剪应力状态下分支裂纹扩展长度
6.4 岩体加锚增韧模型试验研究
6.5 裂隙岩体大型洞室群施工顺序优化研究
6.5.1 洞室群所在围岩地质构造概况及有关参数
6.5.2 计算有关参数
6.5.3 开挖假定及有限元计算有关问题
6.5.4 洞室群施工顺序优化分析
6.5.5 小结
参考文献
第7章 加锚断续节理岩体复杂应力状态下本构关系、损伤演化方程及工程应用
7.1 引言
7.2 加锚节理面抗剪强度与变形特点
7.3 节理面附近锚杆形变能及节理面形变能
7.3.1 锚杆在节理裂隙面附近的形变能
7.3.2 节理裂隙形变能
7.4 加锚节理裂隙岩体的本构关系
7.4.1 加锚节理岩体等效模型
7.4.2 分析构元等效模型中无锚节理裂纹体的等效劲度
7.4.3 分析构元等效模型中锚杆轴向力产生的等效劲度
7.4.4 分析构元等效模型中锚杆的“销钉”作用及裂纹体残余能量产生的等效劲度
7.5 加锚断续节理岩体拉剪应力状态下本构关系的研究
7.5.1 加锚节理岩体节理面及锚杆变形分析
7.5.2 锚杆在节理面附近聚积的形变能
7.5.3 加锚节理岩体构元等效模型
7.6 断续节理岩体拉压剪受力状态下的本构关系
7.7 加锚损伤岩体本构方程不同表现形式之间的转换关系
7.8 损伤演化方程
7.8.1 压剪应力场下损伤演化方程
7.8.2 拉剪应力场下损伤演化方程
7.9 三峡右岸地下电站厂房节理围岩稳定性断裂损伤分析
7.9.1 岩体力学参数和初始地应力
7.9.2 计算范围及工况
7.9.3 计算结果
7.9.4 小结
参考文献
第8章 裂纹扩展稳定性及遇到分界面时穿越条件研究
8.1 裂纹扩展失稳的突变模型
8.1.1 概述
8.1.2 裂纹扩展的突变模型
8.1.3 小结
8.2 裂纹扩展遇到分界面时穿越条件分析
参考文献
第9章 工程应用
9.1 琅砑山抽水蓄能电站地下厂房洞室群稳定性分析
9.1.1 工程概况和工程地质条件
9.1.2 数值计算分析相关条件
9.1.3 施工开挖方案
9.1.4 地下厂房支护设计方案
9.1.5 断裂损伤有限元分析法的计算结果
9.1.6 小结
9.2 青岛胶州湾隧道最小岩石覆盖厚度的断裂损伤分析
9.2.1 引言
9.2.2 计算模型
9.2.3 计算参数
9.2.4 计算结果
9.2.5 小结
9.3 象山港海底隧道最小顶板厚度的三维断裂损伤分析
9.3.1 引言
9.3.2 计算目的和任务
9.3.3 计算模型
9.3.4 计算参数
9.3.5 计算结果
9.3.6 小结