巖土材料的環(huán)境效應內(nèi)容簡介

《巖土材料的環(huán)境效應》通過一系列不同應力、化學溶液及滲流等耦合作用過程中巖土試件的即時加載試驗等單軸和三軸壓縮細觀和宏觀力學試驗，分析了不同環(huán)境以及化學、滲流與應力耦合侵蝕下巖土材料的力學效應。綜合運用土力學、損傷力學、孔隙介質(zhì)力學、滲流理論、彈塑性力學及物理化學等理論，研究了各種環(huán)境效應下巖土材料破裂過程的非線性損傷演化規(guī)律和機理，建立了巖土的化學損傷演化變量及本構模型，提出了相應的非線性力學分析與數(shù)值模擬方法，并將上述環(huán)境效應機理研究初步應用于巖土工程。《巖土材料的環(huán)境效應》可作為巖土工程領域內(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計、勘察和試驗的工程技術人員參考。

陳四利，1959年生，遼寧綏中人，沈陽工業(yè)大學教授。1982年7月畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學應用力學專業(yè)，獲學士學位；2003年獲東北大學工程力學專業(yè)博士學位。

從教20多年以來，主講了《材料力學》、《彈性力學》、《土木工程材料》、《土力學及地基基礎》、《斷裂與損傷力學》和《高等巖土力學》等課程。在科研方面，主要從事有關工程材料與結構的斷裂、損傷與疲勞、結構強度、環(huán)境巖土工程理論與試驗以及巖土力學理論與應用等方向的研究，曾主持和參加國家自然科學基金項目、省部級科研項目以及多項橫向課題研究，發(fā)表學術論文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)大學副教授。1994年畢業(yè)于東北大學礦山建筑專業(yè)，獲學士學位；2006年獲東北大學結構工程專業(yè)博士學位。長期從事結構力學、土力學地基基礎等課程的教學工作和相關研究工作，發(fā)表學術論文30多篇。

1 緒論

1.1 巖土材料的環(huán)境效應研究背景

1.2 巖土材料的環(huán)境效應研究現(xiàn)狀

1.2.1 水泥土環(huán)境效應研究現(xiàn)狀

1.2.2 混凝土環(huán)境效應研究現(xiàn)狀

1.2.3 巖石環(huán)境效應研究現(xiàn)狀

1.2.4 損傷力學與巖土工程研究現(xiàn)狀

1.2.5 細觀力學與巖土工程研究現(xiàn)狀

1.2.6 巖土本構模型研究現(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)境效應試驗研究

2.1 概述

2.2 宏觀試驗方案設計與優(yōu)化

2.2.1 侵蝕環(huán)境設計

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

2.3.1 試驗過程

2.3.2 試驗結果分析

2.4 環(huán)境侵蝕下水泥土力學特性的時間效應

2.4.1 不同pH值對水泥土強度增長趨勢的影響

2.4.2 不同離子濃度影響的強度增長趨勢

2.4.3 不同化學溶液對水泥土強度增長趨勢的影響

2.5 水泥土凍融和侵蝕的雙重效應

2.5.1 試驗材料制備與試驗方案

2.5.2 試驗結果分析

2.5.3 凍融循環(huán)侵蝕對水泥土力學性能的雙重效應

2.6 環(huán)境侵蝕下水泥土的三軸壓縮試驗

2.6.1 試驗設備及其原理

2.6.2 三軸壓縮破裂試驗步驟

2.6.3 試驗結果分析

2.7 環(huán)境侵蝕下水泥土細觀破裂過程的實時觀測試驗

2.7.1 概述

2.7.2 細觀加載儀及其觀測系統(tǒng)

2.7.3 細觀實時觀測試驗試件的制備

2.7.4 水泥土的細觀破裂實時觀測試驗

2.7.5 環(huán)境侵蝕下水泥土的細觀破裂特征實時觀測

2.8 小結

3 混凝土的環(huán)境效應試驗研究

3.1 概述

3.2 試驗方案設計與優(yōu)化

3.2.1 混凝土試件的制備和養(yǎng)護

3.2.2 侵蝕和凍融試驗

3.2.3 混凝土試樣的抗壓試驗

3.3 混凝土的環(huán)境效應試驗研究

3.3.1 純凈水養(yǎng)護的混凝土力學特性

3.3.2 酸侵蝕和凍融循環(huán)對混凝土力學特性的影響

3.3.3 硫酸鈉侵蝕和凍融循環(huán)對混凝土強度的影響

3.4 動態(tài)水侵蝕環(huán)境下混凝土的環(huán)境效應

3.4.1 動態(tài)水侵蝕環(huán)境下混凝土的侵蝕試驗

3.4.2 動態(tài)水侵蝕環(huán)境下混凝土的侵蝕試驗結果分析

3.4.3 動態(tài)水侵蝕環(huán)境下混凝土的機理分析

3.5 粉煤灰混凝土的環(huán)境效應試驗研究

3.5.1 試驗方法

3.5.2 試驗結果分析

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)境效應試驗

3.7.1 試驗方案及試件制備

3.7.2 試驗設備

3.7.3 環(huán)境侵蝕條件下水泥砂漿的力學性能

3.7.4 不同pH值的溶液中水泥砂漿的單軸抗壓強度試驗

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)對水泥砂漿凍融性質(zhì)的影響

3.8 小結

4 巖石的環(huán)境效應試驗研究

4.1 概述

4.2 巖石細觀力學加載儀

4.3 巖石單軸壓縮破裂過程的實時細觀觀測試驗

4.3.1 巖樣的備制

4.3.2 巖石矩形板試件的環(huán)境效應

4.4 小結

5 巖土材料的環(huán)境損傷機理分析

5.1 概述

5.2 環(huán)境侵蝕下巖土材料表面細觀損傷特征

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理分析

5.3.1 環(huán)境侵蝕下水泥土的宏－細觀損傷機理

5.3.2 化學腐蝕下巖石細現(xiàn)損傷的化學作用分析

5.4 小結

6 巖土材料的環(huán)境損傷本構模型及應用

6.1 概述

6.2 環(huán)境侵蝕下水泥土的環(huán)境損傷本構模型

6.2.1 水泥土環(huán)境損傷本構模型的建立

6.2.2 水泥土破壞形式的損傷本構模型

6.2.3 損傷本構模型的應用

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

6.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡本構模型的建立

6.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡計算框圖

6.3.3 網(wǎng)絡模型的訓練和優(yōu)化

6.3.4 實例驗證

6.4 環(huán)境侵蝕下巖石細觀損傷的斷裂力學模型

6.4.1 巖石斷裂的理論基礎

6.4.2 斷裂準則

6.4.3 細觀損傷的斷裂分析

6.5 環(huán)境效應下巖土材料的工程應用

6.5.1 概述

6.5.2 水泥土攪拌樁的環(huán)境效應

6.5.3 噴射混凝土材料的環(huán)境效應

6.5.4 巖石材料的環(huán)境效應及耐久性

6.6 小結

參考文獻2100433B

序

1 導言

1.1 巖土材料的結構性問題

1.2 巖土材料結構問題研究回顧

1.3 對巖土結構性問題的討論

1.4 本書的結構、主要內(nèi)容和特點

第一部分 巖土材料結構模型及其參數(shù)描述

2 巖土材料結構理論概要

2.1 巖土材料的特征

2.2 巖土材料結構模型及相關內(nèi)容

2.3 巖土材料結構模型分析理論的主要思想和內(nèi)容

2.4 基于巖土材料結構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 巖石結構面及顆粒模擬生成模型

3.3 顆粒搬運生成及生長型模型

4 巖土材料顆粒間連接關系及性能研究

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算

4.4 顆粒連接性能的影響特性分析

5 巖土材料結構網(wǎng)絡幾何拓撲關系及其描述

5.1 結構網(wǎng)絡模型的基本假定

5.2 結構網(wǎng)絡模型的描述

5.3 巖土材料結構網(wǎng)絡的相關統(tǒng)計參數(shù)

5.4 特殊類型巖土材料結構網(wǎng)絡模型的描述

第二部分 巖土材料結構的靜態(tài)剛度分析

6 巖土材料結構靜態(tài)剮度分析方法

6.1 巖土材料結構靜態(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)計域分析理論

7 靜態(tài)組構獨立分布連接型顆粒材料本構模型

7.1 模型思路及基本假定

7.2 統(tǒng)計域上的能量等效均勻化

7.3 統(tǒng)計域上的本構模型

7.4 本構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構的形參數(shù)

8.3 一般結構形參數(shù)的確定方法探索

8.4 形參數(shù)意義及特點

9 穩(wěn)定土體結構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 帶孔結構的性能分析

9.4 模型分析結果的推廣

第三部分 巖土材料結構的臨界強度理論

10 巖土材料結構臨界強度理論概述

1O.1 巖土材料結構臨界強度

10.2 巖土材料結構破壞形式及其特征分析

10.3 巖土材料強度模型及其特點

11 巖土材料結構臨界強度模型理論

11.1 土體簡單顆粒結構強度模型

11.2 統(tǒng)計域上的結構強度

11.3 一些問題的思考

12 土體顆粒鏈強度模型

12.1 顆粒鏈強度模型

12.2 摩擦型顆粒鏈強度分析

12.3 基于顆粒穩(wěn)定鏈的土體強度理論

12.4 顆粒鏈強度理論的工程應用思考及其結論

13 分形結構土體強度理論

13.1 分形結構的特點及其描述

13.2 分形結構的強度分析

13.3 分形土體結構強度問題的進一步討論

第四部分 巖土材料結構的動態(tài)分析

14 巖土材料結構動態(tài)分析基礎

14.1 巖土材料的結構動態(tài)變化特征

14.2 巖土材料動態(tài)分析的概念

14.3 巖土材料結構動態(tài)分析原理及方法

15 巖土材料結構動態(tài)分析的馬爾科夫模型

15.1 基本假定和相關解釋

15.2 結構演化模型

15.3 傳遞概率矩陣

15.4 結構演化的狀態(tài)統(tǒng)計量及本構關系

16 巖土材料結構全狀態(tài)理論

16.1 材料結構狀態(tài)及狀態(tài)可達網(wǎng)絡

16.2 材料結構全狀態(tài)理論及全狀態(tài)函數(shù)的概念

16.3 基于材料結構全狀態(tài)函數(shù)的本構關系模型

16.4 材料結構全狀態(tài)函數(shù)的討論

17 巖土材料結構性問題研究展望

17.1 理論研究

17.2 實驗驗證性研究

17.3 計算機模擬研究

17.4 宏觀計算分析研究

參考文獻

《巖土材料結構分析》通過對巖土這種具有復雜性結構的材料的分析和闡述，以巖土材料結構的顆粒模型為基礎，分析了巖土材料結構的靜態(tài)與動態(tài)的受力及變形特征，從理論上介紹了巖土類復雜材料的理論體系和框架。主要內(nèi)容包括：巖土材料結構模型及其參數(shù)描述、巖土材料結構的靜態(tài)剛度分析、巖土材料結構的臨界強度理論、巖土材料結構的動態(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的主要內(nèi)容，匯集了相對成熟的理論，及近年來的新研究成果。本書共有10章，第1章緒論，第2章應力分析與應變分析，第3章巖土的破壞準則和屈服準則，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章土的擾動理論，第10章非飽和土的本構模型。

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