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(shù) 6
1.2.3 巖體裂面剪切磨損機(jī)理與強(qiáng)度模型 7
1.2.4 含裂面巖體等效力學(xué)模型 13
1.3 本書研究方法與內(nèi)容 15
第2章 巖體裂面細(xì)觀形貌分析方法 17
2.1 巖體裂面的3D光學(xué)掃描方法 18
2.1.1 3D光學(xué)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(gòu)方法 20
2.2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理 20
2.2.2 3D數(shù)據(jù)重構(gòu)與算法 23
2.3 裂面形貌特征的間隔效應(yīng)分析方法 24
2.3.1 不同采樣間隔裂面點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取 24
2.3.2 裂面形貌特征統(tǒng)計(jì)參數(shù)間隔效應(yīng) 26
2.3.3 裂面統(tǒng)計(jì)參數(shù)間隔效應(yīng)穩(wěn)定性評估 31
2.4 裂面形貌特征的各向異性及其評價(jià)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(yīng) 35
2.5 錦屏深部地下實(shí)驗(yàn)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(xì)觀形貌特征 38
2.5.3 現(xiàn)場片幫破裂面粗糙度統(tǒng)計(jì)結(jié)果 42
2.5.4 基于裂面粗糙度的片幫破裂面機(jī)理 43
第3章 巖體裂面模型制樣技術(shù) 49
3.1 基于3D掃描與3D打印的裂面模型制作技術(shù) 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(shù) 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(yàn)與剪切實(shí)驗(yàn) 57
3.3 含裂面隧道模型3D打印制作技術(shù) 59
3.3.1 3D打印隧道模型的制作技術(shù) 59
3.3.2 石膏打印材料和錨桿襯砌材料的力學(xué)特性 63
3.3.3 側(cè)限條件下隧道物理模型的壓縮試驗(yàn) 65
3.4 白鶴灘水電站左岸壩基面形貌重構(gòu)與剪切試驗(yàn) 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(gòu) 71
3.4.4 巖石-混凝土膠結(jié)面試樣制作與剪切試驗(yàn) 74
第4章 裂面剪切力學(xué)試驗(yàn)與剪切磨損機(jī)理 79
4.1 裂面剪切行為各向異性試驗(yàn) 80
4.1.1 試驗(yàn)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(jī)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(qiáng)度各向異性機(jī)理 96
4.4 巖體裂面剪切磨損特征與機(jī)理 99
4.4.1 試驗(yàn)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(jī)理 104
4.5 二體裂面剪切行為與剪切磨損機(jī)理 107
4.5.1 試驗(yàn)方法 107
4.5.2 壁面強(qiáng)度對裂面剪切變形特征和強(qiáng)度特征的影響 111
4.5.3 壁面強(qiáng)度對裂面2D破壞特征的影響 113
4.5.4 壁面強(qiáng)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(jī)理 117
第5章 巖體裂面剪切強(qiáng)度模型 121
5.1 考慮二體裂面壁面強(qiáng)度結(jié)構(gòu)特征的剪切強(qiáng)度模型 122
5.1.1 JRC-JCS強(qiáng)度模型對二體裂面強(qiáng)度估算的局限性 122
5.1.2 二體裂面剪切強(qiáng)度模型 123
5.1.3 二體裂面剪切強(qiáng)度模型與剪脹角的關(guān)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(jì)參數(shù)的局限性 127
5.2.2 試驗(yàn)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(qiáng)度模型 138
5.3.1 巖體裂面3D形貌特征指標(biāo)SRC 138
5.3.2 SRC適用性分析 141
5.3.3 三維剪切強(qiáng)度模型及驗(yàn)證 148
第6章 等效巖體變形與強(qiáng)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(gòu)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(qiáng)度模型 182
6.2.1 非貫通張開裂面對巖石強(qiáng)度的弱化機(jī)制 182
6.2.2 基于非貫通張開裂面系數(shù)的巖體經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)度準(zhǔn)則的建立 193
6.3 白鶴灘壩基柱狀節(jié)理巖體真三軸試驗(yàn)驗(yàn)證 199
6.3.1 壩基柱狀節(jié)理巖體結(jié)構(gòu)特征 200
6.3.2 裂隙巖體張量變形本構(gòu)模型的試驗(yàn)驗(yàn)證 208
第7章 展望 213
參考文獻(xiàn) 215