地下工程岩石与混凝土多场耦合特性及理论研究

地下工程结构往往受到温度、应力、渗流和化学等多场因素的耦合作用，这些耦合作用对其稳定性造成了重要影响，本书介绍了在地下工程岩石和混凝土多场耦合试验方法、本构理论、数值分析方法和工程应用方面的一些很新研究成果。按照从单场到多场耦合、先试验后理论的步骤，首先介绍了砂岩的矿物成份、力学、热学等各个单场特性，而后分析了热处理对花岗岩力学、热血和渗流等特性的影响机理，接着分别介绍了酸碱性溶液渗透侵蚀下花岗岩裂隙流变机理和二氧化碳+咸水渗流作用下砂岩的流变机理；然后在试验的基础上，分别建立了岩石各向异性热学参数本构模型、多孔岩石HMC耦合本构模型和混凝土应力-化学侵蚀耦合模型，研究了岩石和混凝土材料在应力、渗流、化学等耦合作用下的变形、渗透性、热传导系数和热膨胀系数等演化规律，并对高放废物地质处置工程巷道衬砌的长期稳定性进行了评估。

前言
第1章绪论1
1.1工程背景1
1.2相关研究进展和基础2
1.2.1岩石的力学特性2
1.2.2HM耦合4
1.2.3TM耦合6
1.2.4THMC耦合10
1.2.5混凝土材料的耐久性12
1.3本章小结18
参考文献19
第2章含层理砂岩力学、波速和热学特性研究34
2.1引言34
2.2试样准备34
2.3试验仪器简介35
2.4砂岩的热力学试验39
2.4.1单轴压缩试验39
2.4.2热膨胀系数测试试验41
2.4.3纵波波速测试43
2.5试验数据分析43
2.6本章小结45
参考文献45
第3章TM耦合条件下花岗岩物理力学特性研究48
3.1引言48
3.2TM耦合条件下花岗岩物性试验49
3.2.1试样加工及热处理方法49
3.2.2高温处理后的花岗岩常规物理参数测试51
3.2.3微观测试试验研究56
3.2.4试验数据分析65
3.3TM耦合条件下花岗岩力学特性66
3.3.1三轴试验系统66
3.3.2静水压力试验67
3.3.3常规主轴压缩试验74
3.3.4试验数据分析82
3.4本章小结88
参考文献89
第4章花岗岩流变特性研究91
4.1引言91
4.2试验准备92
4.2.1试样的制备92
4.2.2试验设备92
4.2.3化学溶液配制92
4.3三轴压缩试验93
4.4高温作用后花岗岩流变特性95
4.4.1流变试验方案95
4.4.2流变试验结果95
4.4.3试验结果分析99
4.5MC耦合条件下花岗岩流变试验103
4.6本章小结110
参考文献110
第5章CO2-砂岩-咸水的HMC耦合试验研究111
5.1引言111
5.2以往试验结果总结111
5.2.1砂岩试样概况112
5.2.2力学性质112
5.2.3破坏过程中渗透率的变化情况113
5.2.4pH对岩石矿物溶解以及孔酿发育的影响113
5.2.5HMC耦合试验115
5.3纯CO2或CO2-咸水混合物注入下的流变试验115
5.3.1试验准备116
5.3.2纯CO2注入下的流变试验117
5.3.3CO2-咸水混合物注入下的流变试验118
5.4CO2-砂岩-咸水反应后的压痕试验119
5.5试验数据分析121
5.6本章小结123
参考文献123
第6章岩石TM耦合本构模型127
6.1引言127
6.2TM耦合模型框架128
6.3有效热学参数129
6.3.1有效导热系数130
6.3.2有效热膨胀系数131
6.4裂纹分布及裂隙流体对岩石有效热传导特性的影响132
6.4.1裂纹方位的影响133
6.4.2裂隙流体的影响135
6.5应力状态对岩石有效热传导特性的影响136
6.6本章小结140
参考文献140
第7章砂岩HMC耦合本构模型143
7.1前言143
7.2模型框架143
7.3砂岩的HMC试验结果145
7.4砂岩HMC耦合模型147
7.4.1力学模型147
7.4.2质量传输模型149
7.4.3孔隙度和化学损伤的演化151
7.4.4孔隙力学模型152
7.5模型应用152
7.5.1数值计算方法152
7.5.2化学溶解过程的数值模拟153
7.5.3瞬时力学行为模拟155
7.5.4粘塑性力学行为模拟157
7.5.5HMC耦合行为模拟158
7.6本章小结159
参考文献160
第8章水泥基材料MC耦合作用下短期与长期性质模型研究163
8.1引言163
8.2模型框架164
8.2.1状态变量和状态准则164
8.2.2塑性和流变特性165
8.2.3力学损伤166
8.2.4化学损伤166
8.3钢纤维混凝士材料的特殊模型166
8.3.1弹塑性损伤模型167
8.3.2流变模型169
8.3.3漫出模型169
8.4模型应用172
8.4.1拉伸和弯曲试验的模拟173
8.4.2压缩流变和弯曲流变模拟174
8.4.3硝酸镀侵蚀后单轴拉伸和四点弯曲试验的模拟176
8.4.4化学侵蚀下压缩流变和四点弯曲流变的模拟178
8.5本章小结180
参考文献181