巖土材料的環(huán)境效應(yīng)

《巖土材料的環(huán)境效應(yīng)》通過一系列不同應(yīng)力、化學(xué)溶液及滲流等耦合作用過程中巖土試件的即時(shí)加載試驗(yàn)等單軸和三軸壓縮細(xì)觀和宏觀力學(xué)試驗(yàn)，分析了不同環(huán)境以及化學(xué)、滲流與應(yīng)力耦合侵蝕下巖土材料的力學(xué)效應(yīng)。綜合運(yùn)用土力學(xué)、損傷力學(xué)、孔隙介質(zhì)力學(xué)、滲流理論、彈塑性力學(xué)及物理化學(xué)等理論，研究了各種環(huán)境效應(yīng)下巖土材料破裂過程的非線性損傷演化規(guī)律和機(jī)理，建立了巖土的化學(xué)損傷演化變量及本構(gòu)模型，提出了相應(yīng)的非線性力學(xué)分析與數(shù)值模擬方法，并將上述環(huán)境效應(yīng)機(jī)理研究初步應(yīng)用于巖土工程?！稁r土材料的環(huán)境效應(yīng)》可作為巖土工程領(lǐng)域內(nèi)的科研人員及大專院校土木工程、巖土工程、工程地質(zhì)等專業(yè)的研究生用書，也可供從事巖土工程設(shè)計(jì)、勘察和試驗(yàn)的工程技術(shù)人員參考。

1 緒論

1.1 巖土材料的環(huán)境效應(yīng)研究背景

1.2 巖土材料的環(huán)境效應(yīng)研究現(xiàn)狀

1.2.1 水泥土環(huán)境效應(yīng)研究現(xiàn)狀

1.2.2 混凝土環(huán)境效應(yīng)研究現(xiàn)狀

1.2.3 巖石環(huán)境效應(yīng)研究現(xiàn)狀

1.2.4 損傷力學(xué)與巖土工程研究現(xiàn)狀

1.2.5 細(xì)觀力學(xué)與巖土工程研究現(xiàn)狀

1.2.6 巖土本構(gòu)模型研究現(xiàn)狀

1.3 研究思路和方法

1.3.1 研究思路

1.3.2 研究方法

1.3.3 研究內(nèi)容

2 水泥土的環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)研究

2.1 概述

2.2 宏觀試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化

2.2.1 侵蝕環(huán)境設(shè)計(jì)

2.2.2 加載裝置與觀測系統(tǒng)

2.2.3 水泥土試樣的制備

2.3 環(huán)境侵蝕下水泥土的單軸壓縮破裂試驗(yàn)

2.3.1 試驗(yàn)過程

2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.4 環(huán)境侵蝕下水泥土力學(xué)特性的時(shí)間效應(yīng)

2.4.1 不同pH值對(duì)水泥土強(qiáng)度增長趨勢的影響

2.4.2 不同離子濃度影響的強(qiáng)度增長趨勢

2.4.3 不同化學(xué)溶液對(duì)水泥土強(qiáng)度增長趨勢的影響

2.5 水泥土凍融和侵蝕的雙重效應(yīng)

2.5.1 試驗(yàn)材料制備與試驗(yàn)方案

2.5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.5.3 凍融循環(huán)侵蝕對(duì)水泥土力學(xué)性能的雙重效應(yīng)

2.6 環(huán)境侵蝕下水泥土的三軸壓縮試驗(yàn)

2.6.1 試驗(yàn)設(shè)備及其原理

2.6.2 三軸壓縮破裂試驗(yàn)步驟

2.6.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.7 環(huán)境侵蝕下水泥土細(xì)觀破裂過程的實(shí)時(shí)觀測試驗(yàn)

2.7.1 概述

2.7.2 細(xì)觀加載儀及其觀測系統(tǒng)

2.7.3 細(xì)觀實(shí)時(shí)觀測試驗(yàn)試件的制備

2.7.4 水泥土的細(xì)觀破裂實(shí)時(shí)觀測試驗(yàn)

2.7.5 環(huán)境侵蝕下水泥土的細(xì)觀破裂特征實(shí)時(shí)觀測

2.8 小結(jié)

3 混凝土的環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)研究

3.1 概述

3.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化

3.2.1 混凝土試件的制備和養(yǎng)護(hù)

3.2.2 侵蝕和凍融試驗(yàn)

3.2.3 混凝土試樣的抗壓試驗(yàn)

3.3 混凝土的環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)研究

3.3.1 純凈水養(yǎng)護(hù)的混凝土力學(xué)特性

3.3.2 酸侵蝕和凍融循環(huán)對(duì)混凝土力學(xué)特性的影響

3.3.3 硫酸鈉侵蝕和凍融循環(huán)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

3.4 動(dòng)態(tài)水侵蝕環(huán)境下混凝土的環(huán)境效應(yīng)

3.4.1 動(dòng)態(tài)水侵蝕環(huán)境下混凝土的侵蝕試驗(yàn)

3.4.2 動(dòng)態(tài)水侵蝕環(huán)境下混凝土的侵蝕試驗(yàn)結(jié)果分析

3.4.3 動(dòng)態(tài)水侵蝕環(huán)境下混凝土的機(jī)理分析

3.5 粉煤灰混凝土的環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)研究

3.5.1 試驗(yàn)方法

3.5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.6 環(huán)境侵蝕條件下混凝土的荷載破裂特征

3.7 砂漿的環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)

3.7.1 試驗(yàn)方案及試件制備

3.7.2 試驗(yàn)設(shè)備

3.7.3 環(huán)境侵蝕條件下水泥砂漿的力學(xué)性能

3.7.4 不同pH值的溶液中水泥砂漿的單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

3.7.5 不同水泥摻量的水泥砂漿凍融性質(zhì)

3.7.6 凍融次數(shù)對(duì)水泥砂漿凍融性質(zhì)的影響

3.8 小結(jié)

4 巖石的環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)研究

4.1 概述

4.2 巖石細(xì)觀力學(xué)加載儀

4.3 巖石單軸壓縮破裂過程的實(shí)時(shí)細(xì)觀觀測試驗(yàn)

4.3.1 巖樣的備制

4.3.2 巖石矩形板試件的環(huán)境效應(yīng)

4.4 小結(jié)

5 巖土材料的環(huán)境損傷機(jī)理分析

5.1 概述

5.2 環(huán)境侵蝕下巖土材料表面細(xì)觀損傷特征

5.2.1 水泥土材料的表面損傷

5.2.2 混凝土和砂漿材料的表面損傷

5.2.3 巖石材料的表面損傷

5.3 巖土材料的損傷演化機(jī)理分析

5.3.1 環(huán)境侵蝕下水泥土的宏－細(xì)觀損傷機(jī)理

5.3.2 化學(xué)腐蝕下巖石細(xì)現(xiàn)損傷的化學(xué)作用分析

5.4 小結(jié)

6 巖土材料的環(huán)境損傷本構(gòu)模型及應(yīng)用

6.1 概述

6.2 環(huán)境侵蝕下水泥土的環(huán)境損傷本構(gòu)模型

6.2.1 水泥土環(huán)境損傷本構(gòu)模型的建立

6.2.2 水泥土破壞形式的損傷本構(gòu)模型

6.2.3 損傷本構(gòu)模型的應(yīng)用

6.3 環(huán)境侵蝕條件下水泥土的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本構(gòu)模型

6.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本構(gòu)模型的建立

6.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算框圖

6.3.3 網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練和優(yōu)化

6.3.4 實(shí)例驗(yàn)證

6.4 環(huán)境侵蝕下巖石細(xì)觀損傷的斷裂力學(xué)模型

6.4.1 巖石斷裂的理論基礎(chǔ)

6.4.2 斷裂準(zhǔn)則

6.4.3 細(xì)觀損傷的斷裂分析

6.5 環(huán)境效應(yīng)下巖土材料的工程應(yīng)用

6.5.1 概述

6.5.2 水泥土攪拌樁的環(huán)境效應(yīng)

6.5.3 噴射混凝土材料的環(huán)境效應(yīng)

6.5.4 巖石材料的環(huán)境效應(yīng)及耐久性

6.6 小結(jié)

參考文獻(xiàn)2100433B

陳四利，1959年生，遼寧綏中人，沈陽工業(yè)大學(xué)教授。1982年7月畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用力學(xué)專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；2003年獲東北大學(xué)工程力學(xué)專業(yè)博士學(xué)位。

從教20多年以來，主講了《材料力學(xué)》、《彈性力學(xué)》、《土木工程材料》、《土力學(xué)及地基基礎(chǔ)》、《斷裂與損傷力學(xué)》和《高等巖土力學(xué)》等課程。在科研方面，主要從事有關(guān)工程材料與結(jié)構(gòu)的斷裂、損傷與疲勞、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、環(huán)境巖土工程理論與試驗(yàn)以及巖土力學(xué)理論與應(yīng)用等方向的研究，曾主持和參加國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、省部級(jí)科研項(xiàng)目以及多項(xiàng)橫向課題研究，發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，參編專著2部。

寧寶寬，1971年生，遼寧撫順人，沈陽工業(yè)大學(xué)副教授。1994年畢業(yè)于東北大學(xué)礦山建筑專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；2006年獲東北大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)博士學(xué)位。長期從事結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)地基基礎(chǔ)等課程的教學(xué)工作和相關(guān)研究工作，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30多篇。

序

1 導(dǎo)言

1.1 巖土材料的結(jié)構(gòu)性問題

1.2 巖土材料結(jié)構(gòu)問題研究回顧

1.3 對(duì)巖土結(jié)構(gòu)性問題的討論

1.4 本書的結(jié)構(gòu)、主要內(nèi)容和特點(diǎn)

第一部分 巖土材料結(jié)構(gòu)模型及其參數(shù)描述

2 巖土材料結(jié)構(gòu)理論概要

2.1 巖土材料的特征

2.2 巖土材料結(jié)構(gòu)模型及相關(guān)內(nèi)容

2.3 巖土材料結(jié)構(gòu)模型分析理論的主要思想和內(nèi)容

2.4 基于巖土材料結(jié)構(gòu)模型的分析理論與方法討論

3 巖土材料顆粒形態(tài)研究

3.1 顆粒的幾何形態(tài)參數(shù)及其描述

3.2 巖石結(jié)構(gòu)面及顆粒模擬生成模型

3.3 顆粒搬運(yùn)生成及生長型模型

4 巖土材料顆粒間連接關(guān)系及性能研究

4.1 顆粒形態(tài)及接觸類型

4.2 顆粒接觸類型及彈性域模型

4.3 小接觸面顆粒接觸的剛度計(jì)算

4.4 顆粒連接性能的影響特性分析

5 巖土材料結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)幾何拓?fù)潢P(guān)系及其描述

5.1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型的基本假定

5.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型的描述

5.3 巖土材料結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)參數(shù)

5.4 特殊類型巖土材料結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型的描述

第二部分 巖土材料結(jié)構(gòu)的靜態(tài)剛度分析

6 巖土材料結(jié)構(gòu)靜態(tài)剮度分析方法

6.1 巖土材料結(jié)構(gòu)靜態(tài)剛度分析的基本條件和內(nèi)容

6.2 顆粒連接分析

6.3 顆粒鏈與力鏈分析

6.4 統(tǒng)計(jì)域分析理論

7 靜態(tài)組構(gòu)獨(dú)立分布連接型顆粒材料本構(gòu)模型

7.1 模型思路及基本假定

7.2 統(tǒng)計(jì)域上的能量等效均勻化

7.3 統(tǒng)計(jì)域上的本構(gòu)模型

7.4 本構(gòu)模型的若干問題討論

8 引入形參數(shù)的顆粒系統(tǒng)的均勻化理論

8.1 形參數(shù)均勻化方法

8.2 常見類型位移模式和結(jié)構(gòu)的形參數(shù)

8.3 一般結(jié)構(gòu)形參數(shù)的確定方法探索

8.4 形參數(shù)意義及特點(diǎn)

9 穩(wěn)定土體結(jié)構(gòu)剛度等元胞正交模型

9.1 模型的基本假定和孔的描述

9.2 基于等元胞正交模型的土體性能分析

9.3 帶孔結(jié)構(gòu)的性能分析

9.4 模型分析結(jié)果的推廣

第三部分 巖土材料結(jié)構(gòu)的臨界強(qiáng)度理論

10 巖土材料結(jié)構(gòu)臨界強(qiáng)度理論概述

1O.1 巖土材料結(jié)構(gòu)臨界強(qiáng)度

10.2 巖土材料結(jié)構(gòu)破壞形式及其特征分析

10.3 巖土材料強(qiáng)度模型及其特點(diǎn)

11 巖土材料結(jié)構(gòu)臨界強(qiáng)度模型理論

11.1 土體簡單顆粒結(jié)構(gòu)強(qiáng)度模型

11.2 統(tǒng)計(jì)域上的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

11.3 一些問題的思考

12 土體顆粒鏈強(qiáng)度模型

12.1 顆粒鏈強(qiáng)度模型

12.2 摩擦型顆粒鏈強(qiáng)度分析

12.3 基于顆粒穩(wěn)定鏈的土體強(qiáng)度理論

12.4 顆粒鏈強(qiáng)度理論的工程應(yīng)用思考及其結(jié)論

13 分形結(jié)構(gòu)土體強(qiáng)度理論

13.1 分形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其描述

13.2 分形結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析

13.3 分形土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題的進(jìn)一步討論

第四部分 巖土材料結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)分析

14 巖土材料結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析基礎(chǔ)

14.1 巖土材料的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化特征

14.2 巖土材料動(dòng)態(tài)分析的概念

14.3 巖土材料結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析原理及方法

15 巖土材料結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析的馬爾科夫模型

15.1 基本假定和相關(guān)解釋

15.2 結(jié)構(gòu)演化模型

15.3 傳遞概率矩陣

15.4 結(jié)構(gòu)演化的狀態(tài)統(tǒng)計(jì)量及本構(gòu)關(guān)系

16 巖土材料結(jié)構(gòu)全狀態(tài)理論

16.1 材料結(jié)構(gòu)狀態(tài)及狀態(tài)可達(dá)網(wǎng)絡(luò)

16.2 材料結(jié)構(gòu)全狀態(tài)理論及全狀態(tài)函數(shù)的概念

16.3 基于材料結(jié)構(gòu)全狀態(tài)函數(shù)的本構(gòu)關(guān)系模型

16.4 材料結(jié)構(gòu)全狀態(tài)函數(shù)的討論

17 巖土材料結(jié)構(gòu)性問題研究展望

17.1 理論研究

17.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性研究

17.3 計(jì)算機(jī)模擬研究

17.4 宏觀計(jì)算分析研究

參考文獻(xiàn)

《巖土材料結(jié)構(gòu)分析》通過對(duì)巖土這種具有復(fù)雜性結(jié)構(gòu)的材料的分析和闡述，以巖土材料結(jié)構(gòu)的顆粒模型為基礎(chǔ)，分析了巖土材料結(jié)構(gòu)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的受力及變形特征，從理論上介紹了巖土類復(fù)雜材料的理論體系和框架。主要內(nèi)容包括：巖土材料結(jié)構(gòu)模型及其參數(shù)描述、巖土材料結(jié)構(gòu)的靜態(tài)剛度分析、巖土材料結(jié)構(gòu)的臨界強(qiáng)度理論、巖土材料結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)分析。

本書是大土木工程專業(yè)系列教材之一，專門為巖土工程專業(yè)的研究生而編寫。本書涵蓋了目前本課程教學(xué)的主要內(nèi)容，匯集了相對(duì)成熟的理論，及近年來的新研究成果。本書共有10章，第1章緒論，第2章應(yīng)力分析與應(yīng)變分析，第3章巖土的破壞準(zhǔn)則和屈服準(zhǔn)則，第4章巖土的彈性理論，第5章巖土的塑性理論，第6章巖土的塑性模型，第7章巖土的粘性理論，第8章巖土的損傷理論，第9章土的擾動(dòng)理論，第10章非飽和土的本構(gòu)模型。

本書既可以作為研究生的教材，也可以作為工程技術(shù)人員的參考書，還可以作為相關(guān)專業(yè)研究生的參考書。