岩体卸荷力学与工程

本书聚焦于高应力条件下卸荷诱发岩体灾变机理这一关键科学问题，以高地应力环境中高边坡及地下工程开挖扰动区应力重分布特征为依据，有针对性地设计了综合考虑卸荷应力路径、初始应力状态、卸荷速率等关键因素的系列岩石（体）卸荷试验方法和试验装备，系统开展侧向卸荷、法向卸荷条件下剪切、法向拉伸条件下剪切、围压作用下卸荷-拉伸等卸荷岩体力学试验与理论研究，揭示卸荷条件下岩石（体）的力学参数弱化、变形与破裂响应及其力学机理，建立卸荷条件下岩石强度准则与本构模型和岩体裂隙扩展机制及其力学判据，提出基于断裂力学理论的卸荷条件下岩体时效损伤破裂数值模拟方法，分析高应力地区河谷下切和大规模开挖过程中卸荷诱发岩石高边坡表生改造、变形破裂规律与机制，以及深部煤矿负煤柱卸压开采原理与应用。

序
前言
第1章概述1
1.1岩体卸荷力学的研究意义1
1.2岩体卸荷的基本特征4
1.3关键科学问题及研究难点10
1.4本书研究思路与主要内容12
第2章岩体卸荷试验方法及装备14
2.1侧向卸荷试验方法14
2.2法向卸荷-剪切试验方法16
2.3拉剪试验装备及方法18
2.4三轴卸荷-拉伸试验装备及方法24
第3章侧向卸荷条件下岩体的力学响应试验研究30
3.1试验方案30
3.2卸荷变形响应及参数弱化规律34
3.3强度弱化及脆性指数变化规律39
3.4卸荷速率效应44
3.5裂隙岩体的力学响应规律51
3.6多尺度破裂体系58
3.7损伤破裂机制72
第4章法向卸荷-剪切条件下岩体的力学响应试验研究78
4.1试验方案78
4.2岩石的变形与强度87
4.3单裂隙岩体的变形与强度100
4.4平行双裂隙岩体的变形与强度106
4.5非平行双裂隙岩体的变形与强度116
4.6硬性接触结构面的变形破坏与强度127
4.7单裂隙岩体裂隙扩展演化与模式137
4.8岩桥破裂模式140
第5章拉剪条件下岩体的力学响应试验研究157
5.1试验方案157
5.2变形与强度162
5.3破裂面形貌165
5.4细观破裂演化机制174
5.5裂隙扩展及岩桥贯通模式175
第6章三轴卸荷-拉伸条件下岩体的力学响应试验研究182
6.1试验方案182
6.2变形与强度186
6.3损伤破裂演化199
6.4破裂面粗糙度216
第7章卸荷蠕变条件下裂隙岩体的力学响应试验研究220
7.1试验方案220
7.2卸荷蠕变特征及参数227
7.3本构模型与参数反演236
第8章岩体卸荷强度准则及本构模型245
8.1拉剪强度准则245
8.2三轴卸荷-拉伸强度准则及本构模型259
8.3侧向卸荷条件下岩石屈服准则及本构模型277
8.4卸荷蠕变损伤本构模型282
第9章卸荷条件下岩体损伤破裂的能量转化机理296
9.1卸荷损伤破裂过程中应变能计算理论296
9.2三轴卸荷条件下岩石损伤破裂的能量转化机理303
9.3法向卸荷条件下岩石剪切破坏的能量转化机理314
9.4三轴卸荷-拉伸条件下岩石拉裂的能量转化机理321
第10章卸荷诱发岩体裂隙扩展机理及判据325
10.1卸荷条件下岩体裂隙扩展的差异变形机制模型325
10.2拉剪应力状态下裂隙起裂和扩展的断裂力学判据327
10.3卸荷剪切条件下岩桥破裂模式判别标准333
第11章基于亚临界断裂力学理论的岩体加卸载损伤破裂数值模拟335
11.1岩体裂隙时效扩展模型335
11.2基于FLAC的模拟实现338
11.3试验验证340
11.4该数值模拟方法的特点348
第12章卸荷条件下岩石高边坡动力响应与表生改造机制350
12.1中国西南地区岩石高边坡的主要特征350
12.2岩石高边坡变形演化动力过程354
12.3大规模开挖卸荷诱发岩石高边坡卸荷破裂特征及变形规律363
12.4岩石高边坡卸荷带的形成机制与发育规律382
第13章煤矿负煤柱卸压开采及工程396
13.1卸压开采的特点396
13.2负煤柱卸压开采力学原理397
13.3负煤柱卸压开采相似模拟411
13.4负煤柱卸压开采数值模拟421
13.5负煤柱卸压开采矿压实测430
13.6负煤柱卸压开采经济效益分析437
参考文献441
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