膨脹紅砂巖水理性試驗及漸進破壞理論

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 問題的提出 1
1.2.1 工程需要的緊迫性 1
1.2.2 膨脹性質(zhì)的復雜性 2
1.2.3 認識的不足性 2
1.3 膨脹巖的判別及分類 3
1.3.1 膨脹巖的判別 3
1.3.2 膨脹巖的分類 5
1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7
1.4.1 膨脹機理的研究 7
1.4.2 膨脹特性試驗研究 11
1.4.3 膨脹巖的膨脹本構(gòu)關(guān)系 12
1.5 主要研究內(nèi)容 16
參考文獻 17
第2章 膨脹紅砂巖水理性試驗研究 21
2.1 概述 21
2.2 膨脹紅砂巖的物理特性 21
2.2.1 密度試驗 21
2.2.2 含水率試驗 22
2.2.3 比重試驗 23
2.3 膨脹紅砂巖膨脹力學特性試驗研究 23
2.3.1 膨脹力變化規(guī)律研究 23
2.3.2 膨脹力與膨脹變形的規(guī)律研究 25
2.3.3 膨脹力力學參數(shù)變化規(guī)律研究 26
2.4 膨脹紅砂巖變形特性試驗研究 29
2.4.1 原巖自由膨脹率試驗 29
2.4.2 原巖有側(cè)限膨脹特性試驗 30
2.5 膨脹紅砂巖力學性質(zhì)試驗研究 37
2.5.1 單軸抗壓強度試驗 37
2.5.2 抗剪強度試驗 40
2.6 膨脹紅砂巖濕化特性試驗研究 45
2.6.1 微觀結(jié)構(gòu)試驗 45
2.6.2 濕化性試驗 46
2.6.3 濕化機理探究 48
參考文獻 50
第3章 膨脹紅砂巖彈塑性本構(gòu)模型研究 51
3.1 概述 51
3.2 基于濕度應(yīng)力場理論的膨脹紅砂巖彈塑性本構(gòu)模型 52
3.2.1 彈性狀態(tài)的本構(gòu)模型 52
3.2.2 塑性狀態(tài)的本構(gòu)模型 53
3.3 膨脹紅砂巖模型數(shù)值模擬及模型驗證 56
3.3.1 三維有限元程序原理 57
3.3.2 有限元程序編制 62
3.3.3 計算結(jié)果與實測結(jié)果的對比分析 63
3.3.4 計算結(jié)果與分析 65
參考文獻 72
第4章 膨脹紅砂巖漸進破壞損傷理論研究 74
4.1 概述 74
4.2 膨脹紅砂巖細觀損傷演化試驗研究 74
4.2.1 試驗簡介 75
4.2.2 水對膨脹紅砂巖細觀結(jié)構(gòu)變化的影響 77
4.3 膨脹紅砂巖損傷演化的數(shù)字圖像分析描述 82
4.3.1 Geo-image程序簡介 82
4.3.2 細觀結(jié)構(gòu)演化量化分析 85
4.4 膨脹紅砂巖漸進破壞理論分析 100
4.4.1 巖石漸進破壞理論 100
4.4.2 膨脹紅砂巖細觀損傷演化與宏觀力學響應(yīng)的關(guān)系 102
參考文獻 110
第5章 膨脹紅砂巖細觀損傷演化本構(gòu)模型 112
5.1 損傷變量的選取 112
5.2 膨脹紅砂巖細觀損傷演化本構(gòu)方程 114
5.2.1 膨脹紅砂巖峰值應(yīng)變前損傷本構(gòu)方程 114
5.2.2 膨脹紅砂巖峰值應(yīng)變后損傷本構(gòu)方程 115
5.3 膨脹紅砂巖細觀損傷演化本構(gòu)方程的驗證 118
5.3.1 損傷本構(gòu)方程簡介 118
5.3.2 本構(gòu)方程的驗證與分析 121
參考文獻 124
第6章 工程實例應(yīng)用研究——膨脹紅砂巖現(xiàn)場特性試驗 126
6.1 概述 126
6.2 工程概況 126
6.2.1 工程背景 126
6.2.2 工程地質(zhì)情況 127
6.3 膨脹紅砂巖與混凝土膠結(jié)面現(xiàn)場剪切試驗研究 128
6.3.1 試驗方案選定 128
6.3.2 試驗結(jié)果分析 132
6.4 紅山窯膨脹紅砂巖地基荷載試驗 134
6.4.1 試驗方案選定 134
6.4.2 試驗結(jié)果分析 136
6.5 膨脹紅砂巖膨脹率現(xiàn)場試驗 137
6.5.1 試驗方案選定 137
6.5.2 膨脹率特性觀測結(jié)果及分析 139
6.6 地基處理方案確定 143
6.6.1 構(gòu)筑物地基處理范圍的確定 144
6.6.2 地基處理方案初步比較 144
6.6.3 地基處理方案最終確定 145
6.7 地基處理方案的有限元驗證 148
6.7.1 膨脹紅砂巖膨脹率數(shù)值模擬試驗 148
6.7.2 中風化膨脹紅砂巖地基平板荷載試驗數(shù)值模擬 156
參考文獻 159