深部硬岩-硬性结构面——力学行为与动力灾害评价

本书主要论述深部硬岩-硬性结构面力学行为与动力灾害评价，《深部硬岩-硬性结构面：力学行为与动力灾害评价》共11章，围绕三个核心问题。第一，硬岩脆性破坏特征、机制与评价，包括硬岩脆性破坏特征与机制、岩石脆性评价方法、岩石II型应力-应变*线特征、机制与应用。第二，结构面型岩爆孕育演化机制、影响因素与预警，包括深埋隧洞结构面型岩爆案例介绍、结构面型岩爆分类与机制、剪切滑移型岩爆影响因素、滑移型岩爆灾害预警。第三，高应力下结构面剪切力学行为与动力灾害评价等，包括硬岩结构面剪切力学特性、硬岩结构面起伏体损伤特点及对动力剪切失稳的影响、岩石细观结构对动力剪切失稳的影响、跨尺度结构面动力剪切的幂函数规律等内容。本书可供岩土工程、地质工程、矿业工程和水利水电工程等行业从事岩体力学研究工作和现场工程实践的科研人员、技术人员和高校师生参考阅读。

“博士后文库”序言
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究目的与意义 1
1.2 研究现状概述 3
1.2.1 硬岩脆性破坏特征与机制.3
1.2.2 岩石脆性特征评价方法 9
1.2.3 岩爆的分类研究 12
1.2.4 岩爆机理研究 14
1.2.5 岩爆的预警研究 16
1.2.6 硬岩结构面剪切力学特性 18
1.2.7 结构面起伏体损伤特性 20
1.2.8 结构面与岩爆相关性研究 22
1.3 目前研究中存在的问题.23
1.4 本书技术路线图 24
第2章 深部硬岩---硬性结构面高储能系统与动力灾害 26
2.1 引言 26
2.2 岩爆案例 26
2.2.1 锦屏二级水电站深埋隧洞岩爆案例 26
2.2.2 川藏铁路拉林段隧道岩爆案例 32
2.2.3 引汉济渭工程隧道岩爆案例 34
2.3 结构面型岩爆分类 37
2.3.1 滑移型岩爆 38
2.3.2 剪切破裂型岩爆 39
2.3.3 板裂屈曲型岩爆 39
2.4 结构面型岩爆发生机制 40
2.4.1 滑移型岩爆和剪切破裂型岩爆发生机制 40
2.4.2 结构面诱发的板裂屈曲型岩爆的力源分析 48
2.5 讨论 50
2.6 小结 50
第3章 硬岩脆性破坏特征与机制 52
3.1 引言 52
3.2 试样准备及试验程序 52
3.2.1 试验岩石性质和试样制备 52
3.2.2 试验方案 53
3.2.3 试验设备及方法 54
3.3 大理岩脆性破坏特征的试验研究 55
3.3.1 不同围压下大理岩的应力–应变特征 55
3.3.2 岩样破坏面形态及试验现象的详细描述 55
3.4 花岗岩脆性破坏特征的试验研究 57
3.4.1 不同围压下花岗岩的应力–应变特征 57
3.4.2 岩样破坏面形态及试验现象的详细描述 58
3.4.3 花岗岩破裂面断口的电镜扫描 60
3.5 水泥砂浆脆性破坏特征的试验研究 61
3.5.1 不同围压下砂浆的应力–应变特征 61
3.5.2 岩样破坏面形态及试验现象的详细描述 62
3.6 硬岩脆性破坏机制分析 63
3.7 小结 66
第4章 岩石脆性评价方法 67
4.1 引言 67
4.2 对现有脆性指标的总结、分类和评价 67
4.2.1 从岩石应力–应变曲线获得的脆性指标 68
4.2.2 从额外物理和力学性质测试获得的脆性指标 72
4.3 基于应力–应变曲线峰后行为的脆性评价方法 74
4.3.1 评价岩石脆性程度大小的指标及其初步验证 75
4.3.2 评价岩石脆性破坏强度的指标的定义、公式和验证 80
4.4 岩石脆性程度大小和脆性破坏强度的关系 84
4.5 岩石脆性程度大小和脆性破坏强度在评价岩爆的支护效果的应用 86
4.6 讨论 88
4.7 小结 89
第5章 岩石II型应力---应变曲线特征、机制与应用 91
5.1 引言 91
5.2 试样、试验系统和方法 92
5.2.1 岩石试样制备 92
5.2.2 试验设备 93
5.2.3 试验方案和方法 93
5.3 结果和分析 94
5.3.1 三种测量轴向应变方法的比较 94
5.3.2 应力–应变曲线特征 95
5.3.3 强度特性 97
5.3.4 破坏模式 99
5.3.5 声发射特征 100
5.4 机理分析 102
5.4.1 II型应力–应变曲线发生机制 102
5.4.2 II型应力–应变曲线影响因素 106
5.4.3 加载控制方式对岩石特性的影响 108
5.5 讨论 109
5.6 小结 110
第6章 硬岩结构面剪切力学特性 112
6.1 引言 112
6.2 试样制备及试验方案 112
6.3 不同岩性结构面剪切力学特性 115
6.3.1 砂浆结构面剪切力学特性 115
6.3.2 大理岩结构面剪切力学特性 118
6.3.3 花岗岩结构面剪切力学特性 120
6.4 不同岩性结构面抗剪强度随压力的变化规律 122
6.5 小结 124
第7章 结构面剪切诱发动力灾害影响因素 126
7.1 引言 126
7.2 结构面剪切诱发岩爆的因素分析 126
7.2.1 岩性 126
7.2.2 法向压力 128
7.2.3 结构面表面形貌 130
7.2.4 充填物 133
7.2.5 剪切变形历史 135
7.3 小结 136
第8章 硬岩结构面起伏体损伤特点及对动力剪切失稳的影响 138
8.1 引言 138
8.2 不同压力下花岗岩节理剪切特性 139
8.2.1 剪应力–剪切位移曲线 139
8.2.2 不同法向应力条件下声发射事件的分布 140
8.3 花岗岩结构面起伏体的损伤特性 141
8.3.1 不同法向应力下基于声发射事件的粗糙度损伤特征 141
8.3.2 花岗岩节理的剪胀特征 143
8.3.3 声发射事件随剪切循环的演化规律 146
8.4 起伏体损伤对宏观力学特性的影响 148
8.4.1 起伏体损伤对节理峰后剪切行为的影响 148
8.4.2 起伏体损伤对黏滑的影响 150
8.4.3 剪切循环对AE中b值的影响 153
8.5 讨论与小结 156
第9章 细观结构对结构面动力剪切力学行为的影响 158
9.1 引言 158
9.2 两种不同花岗岩结构面剪切特性比较 159
9.2.1 两种结构面类型剪切特性对比研究 159
9.2.2 相同法向应力下两种花岗岩结构面的剪切特性 160
9.2.3 峰值剪切强度和残余剪切强度的比较 164
9.2.4 两类岩石结构面的声发射特性 165
9.2.5 花岗岩结构面A和B剪切特性总结 167
9.3 花岗岩结构面粗糙度分析 168
9.4 细观结构对动力剪切特性影响 170
9.5 讨论 174
9.6 小结 175
第10章 结构面剪切诱发动力灾害预警指标与方法 176
10.1 引言 176
10.2 花岗岩结构面黏滑剪切失稳与声发射特性 177
10.2.1 花岗岩结构面剪切黏滑机制的解释 177
10.2.2 具有黏滑特征的花岗岩结构面剪切破坏的声发射规律 179
10.3 基于声发射b值的结构面剪切诱发岩爆的预警方法 182
10.3.1 声发射b值的物理意义及计算方法 182
10.3.2 不同法向应力下花岗岩结构面声发射b值的演化规律 184
10.3.3 基于声发射b值的剪切型岩爆预警方法 186
10.3.4 采用声发射b值的预警剪切型岩爆的优点 191
10.3.5 声发射b值可以预警岩爆的解释 192
10.4 小结 194
第11章 跨尺度结构面动力剪切的幂函数规律 195
11.1 引言 195
11.2 本研究的数据来源 196
11.3 结果分析 196
11.3.1 断层周边的裂纹密度分布 196
11.3.2 裂纹长度分布 198
11.3.3 b 值的应力依赖性 199
11.3.4 摩擦系数的应力相关性 202
11.4 讨论 204
11.5 小结 207
参考文献 208
致谢 226
编后记 227