目錄
第1章 巖土破損力學(xué)：二元介質(zhì)模型概論 1
第1.1節(jié) 巖土破損力學(xué)的基本概念 1
1.1.1 巖土材料的力學(xué)特性 1
1.1.2 巖土材料的結(jié)構(gòu)類型 3
1.1.3 巖土材料的研究層次 4
1.1.4 巖土破損力學(xué)的研究對象和概念 5
1.1.5 巖土破損力學(xué)與現(xiàn)有巖土分析理論的區(qū)別 8
第1.2節(jié) 二元介質(zhì)概念及其物理試驗基礎(chǔ) 9
1.2.1 理想固體與二元介質(zhì)概念 9
1.2.2 巖土結(jié)構(gòu)塊破損機(jī)理 13
1.2.3 橢圓結(jié)構(gòu)塊的破損準(zhǔn)則 20
第1.3節(jié) 二元介質(zhì)模型的全量形式 21
1.3.1 一般公式 21
1.3.2 理想脆彈塑性模型 23
1.3.3 黃土的二元介質(zhì)模型 26
1.3.4 超固結(jié)土的二元介質(zhì)模型 31
第1.4節(jié) 二元介質(zhì)模型的增量形式 35
1.4.1 單元體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 36
1.4.2 基于局部應(yīng)變系數(shù)的二元介質(zhì)本構(gòu)關(guān)系 37
1.4.3 基于局部應(yīng)力系數(shù)的二元介質(zhì)本構(gòu)關(guān)系 40
1.4.4 二元介質(zhì)模型的參數(shù)確定方法 43
第1.5節(jié) 二元介質(zhì)模型的熱力學(xué)基礎(chǔ) 46
1.5.1 二元介質(zhì)模型的應(yīng)力應(yīng)變表達(dá)式 46
1.5.2 質(zhì)量守恒與動量守恒方程 46
1.5.3 能量守恒方程 47
1.5.4 熱力學(xué)第二定律 48
1.5.5 熱傳導(dǎo)及流體質(zhì)量傳輸 48
1.5.6 方程總結(jié) 49
第1.6節(jié) 多尺度二元介質(zhì)本構(gòu)模型框架 49
1.6.1 巖土材料多尺度概念 49
1.6.2 多尺度二元介質(zhì)本構(gòu)模型框架 50
附錄1.I：系數(shù)b的推導(dǎo)過程 51
第2章 二元介質(zhì)本構(gòu)模型 52
第2.1節(jié) 結(jié)構(gòu)性土的二元介質(zhì)本構(gòu)模型 52
2.1.1 結(jié)構(gòu)性土的破損機(jī)理 52
2.1.2 結(jié)構(gòu)性土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 53
2.1.3 模型參數(shù)確定方法 57
2.1.4 三軸壓縮試驗結(jié)果驗證 62
第2.2節(jié) 膠結(jié)混合土的二元介質(zhì)本構(gòu)模型 66
2.2.1 膠結(jié)混合土的破損機(jī)理 66
2.2.2 膠結(jié)混合土的二元介質(zhì)本構(gòu)模型 69
2.2.3 模型參數(shù)確定 74
2.2.4 模型驗證 76
第2.3節(jié) 多晶冰的二元介質(zhì)本構(gòu)模型 78
2.3.1 多晶冰的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 78
2.3.2 膠結(jié)元和摩擦元的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 81
2.3.3 破損率與應(yīng)變集中系數(shù) 82
2.3.4 模型驗證 83
第2.4節(jié) 巖石的二元介質(zhì)本構(gòu)模型 87
2.4.1 完整巖樣的二元介質(zhì)本構(gòu)模型 87
2.4.2 節(jié)理巖樣的二元介質(zhì)本構(gòu)模型 91
第2.5節(jié) 凍土的二元介質(zhì)本構(gòu)模型 100
2.5.1 二元介質(zhì)本構(gòu)模型的建立 100
2.5.2 模型參數(shù)確定 104
2.5.3 模型驗證 107
第3章 宏-細(xì)觀二元介質(zhì)本構(gòu)模型 109
第3.1節(jié) 考慮細(xì)觀變形機(jī)理的凍融尾礦料的二元介質(zhì)本構(gòu)模型 109
3.1.1 尾礦料細(xì)觀變形機(jī)制 109
3.1.2 尾礦料二元介質(zhì)本構(gòu)模型 111
3.1.3 模型參數(shù)確定 117
3.1.4 三軸應(yīng)力狀態(tài)下二元介質(zhì)本構(gòu)模型的具體表達(dá)式 123
3.1.5 模型計算結(jié)果與分析 124
第3.2節(jié) 凍土的宏-細(xì)觀二元介質(zhì)本構(gòu)模型 126
3.2.1 宏-細(xì)觀二元介質(zhì)本構(gòu)模型的建立 126
3.2.2 模型參數(shù)確定 130
3.2.3 模型驗證 136
第3.3節(jié) 結(jié)構(gòu)性土的宏-細(xì)觀二元介質(zhì)本構(gòu)模型 137
3.3.1 二元介質(zhì)本構(gòu)模型 138
3.3.2 膠結(jié)元、摩擦元的本構(gòu)關(guān)系及模型參數(shù) 140
3.3.3 破損率 144
3.3.4 局部應(yīng)變集中張量的確定 145
3.3.5 宏-細(xì)觀二元介質(zhì)本構(gòu)模型驗證與分析 150
第3.4節(jié) 多孔隙巖石的宏-細(xì)觀二元介質(zhì)本構(gòu)模型 153
3.4.1 多孔巖石的二元介質(zhì)模型 153
3.4.2 模型的數(shù)值實施 157
3.4.3 珊瑚礁灰?guī)r驗證 161
附錄3.I：二元介質(zhì)模型的宏觀切線模量的推導(dǎo) 168
第4章 多尺度二元介質(zhì)本構(gòu)模型 169
第4.1節(jié) 基于物質(zhì)組分的凍土二元介質(zhì)本構(gòu)模型 169
4.1.1 凍土的多尺度彈塑性建模方法 169
4.1.2 凍土的多尺度彈塑性本構(gòu)模型 171
4.1.3 膠結(jié)元和摩擦元的本構(gòu)關(guān)系式 177
4.1.4 本構(gòu)模型的參數(shù)確定和驗證 180
第4.2節(jié) 巖石的宏-細(xì)-微觀二元介質(zhì)本構(gòu)模型 185
4.2.1 泥巖三尺度本構(gòu)模型的建立思路 185
4.2.2 泥巖的三尺度本構(gòu)模型 186
4.2.3 三尺度本構(gòu)模型試驗驗證 195
第4.3節(jié) 凍土的多尺度二元介質(zhì)本構(gòu)模型 199
4.3.1 本構(gòu)模型理論框架 199
4.3.2 凍土宏-細(xì)-微觀二元介質(zhì)本構(gòu)模型 200
4.3.3 模型參數(shù)確定和驗證 208
4.3.4 模型討論 211
附錄4.I：膠結(jié)元應(yīng)變集中張量的推導(dǎo) 213
附錄4.II：摩擦元應(yīng)變集中張量的推導(dǎo) 213
附錄4.III：膠結(jié)元剛度張量 214
第5章 基于二元介質(zhì)模型的強(qiáng)度準(zhǔn)則 216
第5.1節(jié) 結(jié)構(gòu)性土的強(qiáng)度準(zhǔn)則 216
5.1.1 結(jié)構(gòu)性土的剪切強(qiáng)度 216
5.1.2 結(jié)構(gòu)性土的強(qiáng)度表達(dá)式 220
第5.2節(jié) 初始應(yīng)力各向異性結(jié)構(gòu)性土的強(qiáng)度準(zhǔn)則 223
5.2.1 初始應(yīng)力各向異性結(jié)構(gòu)性土的剪切強(qiáng)度表達(dá)式 223
5.2.2 初始應(yīng)力各向異性結(jié)構(gòu)性土的強(qiáng)度準(zhǔn)則驗證 224
第5.3節(jié) 凍土的多尺度強(qiáng)度準(zhǔn)則 228
5.3.1 凍土的強(qiáng)度發(fā)揮機(jī)理及構(gòu)建方法 228
5.3.2 多尺度強(qiáng)度準(zhǔn)則 230
5.3.3 強(qiáng)度準(zhǔn)則的驗證與討論 236
第6章 二元介質(zhì)本構(gòu)模型的有限元計算 241
第6.1節(jié) 巖土類材料破損過程的二元介質(zhì)模擬 241
6.1.1 基于二元介質(zhì)模型的模擬方法 241
6.1.2 模擬算例分析 243
第6.2節(jié) 二元介質(zhì)本構(gòu)模型的比奧固結(jié)計算分析 245
6.2.1 初始應(yīng)力各向異性結(jié)構(gòu)性土的二元介質(zhì)本構(gòu)模型 245
6.2.2 二元介質(zhì)模型的比奧固結(jié)有限元格式 248
6.2.3 結(jié)構(gòu)性土的側(cè)限壓縮試驗?zāi)�擬 249
6.2.4 天然地基沉降算例分析 251
6.2.5 天然邊坡算例分析 253
第6.3節(jié) 二元介質(zhì)模型在黃土增濕變形分析中的應(yīng)用 255
6.3.1 黃土的二元介質(zhì)模型簡介 255
6.3.2 廣義有效應(yīng)力公式 257
6.3.3 有限元公式 257
6.3.4 單軸壓縮試驗?zāi)�擬分析 259
6.3.5 載荷板浸水試驗分析 260
參考文獻(xiàn) 262