节理岩体破坏过程模拟及参数确定方法研究

　　本书针对节理岩体的破坏过程和强度、变形的特征问题，开展了室内模型试验、数值仿真试验和大样本数值仿真试验研究；实现了对节理岩体变形、破坏、扩展演化全过程的模拟；提出了基于大样本数值试验的节理岩体工程力学特性参数确定的方法。主要内容包括绪论、典型结构面分布形式的岩体直剪试验研究、数值流形法基本原理及程序改进、节理岩体变形、破坏、扩展演化全过程数值仿真模拟、基于数值仿真试验的节理岩体工程力学特性研究以及总结及展望。 本书适合水利工程、岩土力学等专业的科技人员参考和阅读。

　　林兴超，中国水利水电科学研究院，博士，高#级工程师。长期从事岩土工程力学特性及边坡稳定分析方法相关研究工作。先后参加了国家"十二五" 科技攻关、“十三五”重点研发计划、国家自然科学基金、省部级重点科研以及小浪底、小湾、阿尔塔什等十多个国家重点水利水电工程关键技术问题的科研和技术咨询项目，曾获省部级科技进步奖一等奖2项、二等奖1项目，汪闻韶院士优秀论文奖1项，国家专利10余项。发表论文20余篇，专著2部。

序 
前言 
第1章绪论 
1.1概述 
1.2国内外研究现状 
1.2.1节理岩体物理试验研究现状 
1.2.2节理岩体破坏过程数值仿真研究现状 
1.3拟解决的关键问题 
1.4本书主要研究内容 
1.5技术路线 
第2章典型结构面分布形式的岩体直剪试验 
2.1引言 
2.2典型结构面分布形式的岩体直剪试验方案设计 
2.2.1模型材料的选择与参数 
2.2.2典型结构面分布形式及节理成型设备的研制 
2.2.3试验设备和仪器 
2.2.4试验控制方式和试验参数 
2.2.5主要试验内容与方案 
2.3节理、岩桥搭接破坏过程和破坏模式 
2.3.1无结构面岩体、贯通结构面的破坏过程和破坏模式分析 
2.3.2典型结构面分布，节理、岩桥搭接的破坏过程和模式分析 
2.3.3应力-应变曲线类型划分 
2.4节理、岩桥搭接破坏强度特性 
2.4.1无结构面岩体、贯通结构面强度参数 
2.4.2典型结构面分布形式下岩体强度参数 
2.4.3强度准则的试验验证与分析 
2.5本章小结 
第3章数值流形法基本原理及程序改进 
3.1引言 
3.2数值流形法基本原理和特点 
3.2.1有限覆盖系统 
3.2.2非连续边界的处理方法 
3.2.3接触理论和单纯形积分 
3.3数值流形法中“质量守恒”的探讨 
3.3.1单元刚度矩阵 
3.3.2算例分析 
3.3.3计算结果分析 
3.3.4数值流形法中“质量守恒”的探讨 
3.4节理岩体数值试样自动生成算法及程序实现 
3.4.1基于矩阵表达式的块体搜索方法 
3.4.2数值流形法单元生成 
3.4.3虚拟节理技术保留被删除的节理 
3.4.4节理岩体数值试样自动生成程序 
3.5基于矢量计算和矩阵表达式的三维块体搜索方法 
3.5.1矢量运算及空间几何信息的矢量表达式 
3.5.2基于矢量运算的关系判断 
3.5.3基于矢量计算和矩阵表达式的三维块体搜索方法 
3.6本章小结 
第4章节理岩体变形、破坏、扩展演化全过程数值仿真模拟 
4.1引言 
4.2断裂力学基本理论 
4.2.1裂纹分类及尖端附近应力场和位移场 
4.2.2断裂韧性 
4.2.3裂纹扩展准则及扩展方向的确定 
4.3应力强度因子求解方法 
4.3.1围线积分法求解节理尖端应力强度因子 
4.3.2围线积分辅助应力场和位移场 
4.3.3围线积分法求解节理尖端应力强度因子算例验证 
4.4破坏准则和数学单元、物理单元重构 
4.4.1破坏准则及破坏方向的确定 
4.4.2节理岩体破坏过程中数学单元、物理单元重构 
4.5节理岩体破坏过程模拟程序验证 
4.5.1单轴压缩、巴西圆盘劈裂试验验证 
4.5.2节理岩体破坏过程物理试验验证 
4.6本章小结 
第5章基于数值仿真试验的节理岩体工程力学特性研究 
5.1引言 
5.2基于数值仿真试验的节理岩体工程力学特性 
5.2.1数值仿真试验强度特性的物理试验验证 
5.2.2动态裂纹扩展模拟 
5.2.3关于裂纹扩展速度的讨论 
5.3节理岩体尺寸效应 
5.4节理岩体各向异性 
5.5工程实例 
5.5.1工程概况 
5.5.2节理岩体尺寸效应 
5.5.3节理岩体各向异性参数 
5.6本章小结 
第6章结论 
参考文献