巖體裂面剪切劣化分析理論與方法

目錄
第1章 緒論 1
1.1 研究意義 2
1.2 問題與現(xiàn)狀概述 3
1.2.1 巖體裂面形貌描述方法 3
1.2.2 巖體裂面模型制作技術 6
1.2.3 巖體裂面剪切磨損機理與強度模型 7
1.2.4 含裂面巖體等效力學模型 13
1.3 本書研究方法與內(nèi)容 15
第2章 巖體裂面細觀形貌分析方法 17
2.1 巖體裂面的3D光學掃描方法 18
2.1.1 3D光學掃描原理與儀器 18
2.1.2 巖體裂面測量方法 19
2.2 裂面3D表面數(shù)據(jù)重構方法 20
2.2.1 數(shù)據(jù)預處理 20
2.2.2 3D數(shù)據(jù)重構與算法 23
2.3 裂面形貌特征的間隔效應分析方法 24
2.3.1 不同采樣間隔裂面點云數(shù)據(jù)獲取 24
2.3.2 裂面形貌特征統(tǒng)計參數(shù)間隔效應 26
2.3.3 裂面統(tǒng)計參數(shù)間隔效應穩(wěn)定性評估 31
2.4 裂面形貌特征的各向異性及其評價方法 33
2.4.1 裂面形貌特征的各向異性概述 33
2.4.2 裂面形貌各向異性特征的定量描述 34
2.4.3 裂面各向異性特征的采樣間隔效應 35
2.5 錦屏深部地下實驗室片幫破裂面粗糙度量化表征 37
2.5.1 工程背景 37
2.5.2 大理巖片幫細觀形貌特征 38
2.5.3 現(xiàn)場片幫破裂面粗糙度統(tǒng)計結果 42
2.5.4 基于裂面粗糙度的片幫破裂面機理 43
第3章 巖體裂面模型制樣技術 49
3.1 基于3D掃描與3D打印的裂面模型制作技術 50
3.1.1 基于3D掃描和3D打印的裂面模型制樣流程 50
3.1.2 裂面模型可靠性分析 52
3.2 基于3D掃描與3D雕刻的裂面模型制作技術 55
3.2.1 基于3D雕刻的裂面模型制樣流程 55
3.2.2 制作的巖體裂面試樣保真率檢驗與剪切實驗 57
3.3 含裂面隧道模型3D打印制作技術 59
3.3.1 3D打印隧道模型的制作技術 59
3.3.2 石膏打印材料和錨桿襯砌材料的力學特性 63
3.3.3 側限條件下隧道物理模型的壓縮試驗 65
3.4 白鶴灘水電站左岸壩基面形貌重構與剪切試驗 70
3.4.1 工程背景 70
3.4.2 左岸壩基表面形貌掃描 70
3.4.3 左岸壩基表面形貌3D數(shù)字重構 71
3.4.4 巖石-混凝土膠結面試樣制作與剪切試驗 74
第4章 裂面剪切力學試驗與剪切磨損機理 79
4.1 裂面剪切行為各向異性試驗 80
4.1.1 試驗方法 80
4.1.2 裂面剪切行為的各向異性 82
4.1.3 裂面表面微凸體對剪切行為的影響 85
4.2 裂面剪切磨損度量方法 88
4.2.1 裂面抗剪區(qū)域識別方法 88
4.2.2 裂面剪切破壞體積量化方法 92
4.3 裂面剪切行為各向異性機理 94
4.3.1 裂面剪切磨損特征的區(qū)域性和各向異性 94
4.3.2 裂面剪切強度各向異性機理 96
4.4 巖體裂面剪切磨損特征與機理 99
4.4.1 試驗方法 99
4.4.2 巖體裂面2D磨損特征 100
4.4.3 巖體裂面3D剪切磨損特征 102
4.4.4 巖體裂面剪切磨損機理 104
4.5 二體裂面剪切行為與剪切磨損機理 107
4.5.1 試驗方法 107
4.5.2 壁面強度對裂面剪切變形特征和強度特征的影響 111
4.5.3 壁面強度對裂面2D破壞特征的影響 113
4.5.4 壁面強度對裂面3D破壞特征的影響 114
4.5.5 二體裂面剪切磨損機理 117
第5章 巖體裂面剪切強度模型 121
5.1 考慮二體裂面壁面強度結構特征的剪切強度模型 122
5.1.1 JRC-JCS強度模型對二體裂面強度估算的局限性 122
5.1.2 二體裂面剪切強度模型 123
5.1.3 二體裂面剪切強度模型與剪脹角的關系 126
5.2 影響剪切行為的裂面形貌特征因素 127
5.2.1 單一形貌特征因素粗糙度統(tǒng)計參數(shù)的局限性 127
5.2.2 試驗方案 128
5.2.3 角度特征對剪切行為的影響 129
5.2.4 高度特征對剪切行為的影響 132
5.2.5 剪切方向背坡面對剪切行為的影響 136
5.3 考慮多形貌特征的巖體裂面3D剪切強度模型 138
5.3.1 巖體裂面3D形貌特征指標SRC 138
5.3.2 SRC適用性分析 141
5.3.3 三維剪切強度模型及驗證 148
第6章 等效巖體變形與強度模型 151
6.1 巖體等效變形張量模型 152
6.1.1 裂面變形張量 152
6.1.2 裂隙巖體等效彈性變形張量本構模型 155
6.1.3 裂隙巖體空間各向異性變形特性 169
6.2 巖體等效強度模型 182
6.2.1 非貫通張開裂面對巖石強度的弱化機制 182
6.2.2 基于非貫通張開裂面系數(shù)的巖體經(jīng)驗強度準則的建立 193
6.3 白鶴灘壩基柱狀節(jié)理巖體真三軸試驗驗證 199
6.3.1 壩基柱狀節(jié)理巖體結構特征 200
6.3.2 裂隙巖體張量變形本構模型的試驗驗證 208
第7章 展望 213
參考文獻 215