前言
第1章 緒論 1
1.1 土石混合體概念的提出 1
1.2 土石混合體研究的工程價值與理論意義 2
1.2.1 土石混合體分布及其研究的工程價值 2
1.2.2 土石混合體研究的理論意義 4
1.3 國內外研究現狀 4
1.3.1 土石混合體分類 5
1.3.2 力學試驗研究 7
1.3.3 幾何結構特性 10
1.3.4 數值模擬研究 11
1.3.5 其他方面的研究 11
1.3.6 存在問題 12
1.4 研究方法 13
1.5 本書的主要研究成果 16
參考文獻 17
第2章 土石混合體分布、地質成因及其結構特征 20
2.1 土石混合體的分布特征 20
2.1.1 與崩滑流等地質災害共生 21
2.1.2 與河流伴生 21
2.1.3 與人類活動密切相關 21
2.2 土石混合體的地質成因 22
2.2.1 物質來源成因分析 23
2.2.2 土石混合體堆積成因分析 25
2.3 土石混合體的現場統計結果 29
2.3.1 篩分統計結果分析 30
2.3.2 單個剖面統計結果 34
2.4 土石混合體的結構特征 37
2.4.1 非均質性 37
2.4.2 非連續性與土石膠結特點 38
2.4.3 尺寸效應 38
2.5 本章小結 39
參考文獻 40
第3章 土石混合體結構模型的建立 41
3.1 土石混合體結構模型建立的目的與意義 41
3.2 基于數碼圖像的實測結構模型 42
3.2.1 數碼圖像數字成像原理 42
3.2.2 土石混合體數碼圖像建模分析與流程 44
3.2.3 基于數碼圖像建模實例分析 50
3.3 基于數碼圖像的線框結構模型 55
3.3.1 數碼照片的圖像處理 55
3.3.2 量化信息的提取 58
3.3.3 結構模型的建立 60
3.4 基于現場統計的土石混合體結構模型 62
3.4.1 塊石分布統計方法研究 63
3.4.2 結構特征模型概化 63
3.4.3 程序編制與模型建立 67
參考文獻 68
第4章 土石混合體的現場原位試驗研究 70
4.1 試驗方法研究 71
4.1.1 試驗方法選擇 71
4.1.2 壓剪試驗原理與方法 73
4.1.3 推剪試驗原理與方法 74
4.2 試驗地點及其地質概況 77
4.2.1 白衣庵滑坡概況 77
4.2.2 試驗位置及巖性描述 78
4.3 試驗目的 79
4.4 推剪試驗結果及其分析 80
4.4.1 應力-應變特性 80
4.4.2 破壞形式與特征 84
4.4.3 含石率對變形強度的影響 85
4.4.4 剪切強度參數計算 86
4.5 壓剪試驗結果分析 87
4.5.1 應力-應變特性 87
4.5.2 破壞形式與特征 89
4.5.3 強度特性與力學參數確定 89
4.6 本章小結 91
參考文獻 92
第5章 土石混合體物理模擬試驗及其力學結構效應 94
5.1 塊石在土石混合體中的力學響應 95
5.1.1 試驗方法與設備研制 95
5.1.2 物理模擬試驗模型 97
5.1.3 模擬試驗結果及其分析 97
5.2 土石混合體單軸壓縮試驗研究 104
5.2.1 土石混合體試樣制備及其擊實特性 105
5.2.2 單軸壓縮試驗儀器與方法 109
5.2.3 試驗結果分析 110
5.3 三軸壓縮試驗研究 122
5.3.1 試驗儀器與方法 122
5.3.2 試驗結果分析 123
5.4 本章小結 127
參考文獻 128
第6章 土石混合體變形破壞機理的顆粒流離散元數值分析 130
6.1 顆粒流計算方法概述 131
6.2 PFC計算的原理及步驟 132
6.2.1 基本假設 132
6.2.2 基本理論 132
6.2.3 力-位移定律 132
6.2.4 運動定律 134
6.2.5 PFC接觸模型135
6.3 土石混合體計算模型的建立 137
6.3.1 土石混合體模型的確定 138
6.3.2 數值試驗顆粒單元的生成 138
6.3.3 邊界條件的實現 139
6.3.4 數值試驗材料的力學參數確定 140
6.3.5 數值試驗模型的建立 141
6.4 數值計算結果及其分析 144
6.4.1 顆粒單元接觸應力分布圖 144
6.4.2 模型體內的微裂隙分布圖 146
6.4.3 應力-應變曲線特點分析 149
6.5 本章小結 152
參考文獻 152
第7章 土石混合體單軸壓縮試驗的數值模擬 154
7.1 有限元計算方法概述 154
7.2 數值模型建立與計算參數 155
7.3 土石混合體數值模擬方法討論 157
7.4 土石混合體的彈性力學特性分析 158
7.4.1 應力分析 158
7.4.2 位移分析 160
7.4.3 彈性模量的分析 161
7.4.4 彈性模量、泊松比與含石率關系 161
7.4.5 各向異性 164
7.5 土石混合體彈塑性力學特性分析 165
參考文獻 170
第8章 土石混合體變形強度特性的有限差分分析 171
8.1 拉格朗日元法的基本原理 171
8.1.1 拉格朗日元法的網格劃分 172
8.1.2 拉格朗日元法的計算方法與過程 172
8.2 界面元的基本原理 175
8.3 土石混合體隨機結構模型及其加載方式 179
8.4 土石混合體受壓變形破壞的微觀機理分析 181
8.4.1 混凝土的變形破壞特征與機理 181
8.4.2 土石混合體的變形破壞特征與機理 183
8.5 單軸抗壓情況下土石混合體的變形破壞特點 185
8.6 本章小結 192
參考文獻 192
第9章 土石混合體原位試驗的數值模擬研究 194
9.1 數值模型建立的方法研究 194
9.2 壓剪試驗的顆粒流離散元分析 196
9.2.1 數值模型的建立 196
9.2.2 土石混合體顆粒流單元壓剪模型的生成 198
9.2. 壓剪試驗計算結果及其分析 200
9.3 推剪試驗的顆粒流離散元分析 212
9.3.1 數值模型的建立 212
9.3.2 推剪試驗計算結果及其分析 214
9.4 推剪試驗的有限差分分析 217
9.4.1 數值模型的建立 217
9.4.2 原位試驗與數值模擬結果分析 218
9.5 本章小結 221
參考文獻 221
第10章 土石混合體細觀變形破壞的CT試驗研究 222
10.1 試驗設備及方法 223
10.2 損傷擴展的CT試驗分析 226
10.2.1 設計含石率標定 226
10.2.2 損傷開裂的CT數分析 228
10.2.3 試樣的擴容特征分析 229
10.2.4 ROI_CT數特征分析 229
10.3 裂紋統計特征分析 232
10.3.1 裂紋參數的識別提取 232
10.3.2 裂紋特征參數統計 233
10.4 損傷識別與擴展規律 237
10.4.1 損傷變量的定義 237
10.4.2 損傷演化方程的建立 239
10.5 土石混合體變形破壞的非線性結構效應研究 242
10.5.1 土石混合體內部塊石運移規律分析 242
10.5.2 內部結構變化與宏觀變形對比 244
10.5.3 土石混合體變形破壞的結構效應 246
參考文獻 247
第11章 土石混合體強度影響因素分析與質量評價 249
11.1 土石混合體不同試驗結果的對比與討論 249
11.2 土石混合體強度和變形性質的影響因素分析 250
11.2.1 礫石與土體強度比值的影響 250
11.2.2 礫石的形狀對強度和變形的影響 251
11.2.3 含石率對強度和變形的影響 252
11.2.4 塊體的不同分布形式對強度和變形的影響 254
11.3 土石混合體抗壓強度參數的確定方法 256
11.3.1 抗壓強度的確定 256
11.3.2 變形模量的確定 260
11.4 質量評價體系的探討 263
參考文獻 264
第12章 土石混合體邊坡的穩定性研究 266
12.1 土石混合體邊坡穩定性的影響因素分析 267
12.1.1 物質組成 267
12.1.2 邊坡的內部結構 267
12.1.3 邊坡形態 268
12.1.4 水的作用 268
12.1.5 外動力作用268
12.2 土石混合體邊坡變形破壞的主要地質模式 268
12.2.1 在坡體中發生的旋轉型(即弧形)滑動破壞 269
12.2.2 沿堆積層與基巖面發生的平移型滑動破壞 269
12.2.3 崩崗型破壞 270
12.2.4 流動型破壞 270
12.3 自重應力作用下土石混合體邊坡的穩定性分析 270
12.3.1 自重應力的作用分析 271
12.3.2 模型的建立 271
12.3.3 計算方案與計算參數的確定 274
12.3.4 計算成果與分析 275
12.4 土石混合體非均質性對邊坡穩定性的影響 281
12.4.1 均質型土石混合體邊坡 281
12.4.2 非均質型土石混合體邊坡 283
12.5 邊坡基巖面對土石混合體邊坡穩定性的影響 285
12.5.1 二元結構邊坡基巖面傾角對穩定性的影響 285
12.5.2 一元結構邊坡坡度對穩定性的影響 286
12.6 蓄水條件下土石混合體邊坡的穩定性分析 287
12.6.1 土石混合體邊坡地下水力學作用分析 287
12.6.2 計算方法與模型的建立 287
12.6.3 地下水位線的計算 288
12.6.4 計算結果與分析 291
12.7 本章小結 293
參考文獻 294
第13章 固-流-熱耦合數學模型及其數值求解研究 296
13.1 多場耦合理論概述 296
13.2 固-流-熱多場耦合理論 297
13.2.1 應力控制方程 298
13.2.2 滲流方程 298
13.2.3 能量守恒方程 300
13.2.4 耦合關系方程 300
13.3 基于COMSOL Multiphysics的固-流-熱耦合數學模型的建立 301
13.3.1 COMSOL Multiphysics介紹 301
13.3.2 THM耦合數學模型的COMSOL Multiphysics表達 302
13.4 耦合數學模型合理性的實例驗證 306
13.4.1 問題的定義 307
13.4.2 問題的求解與討論 308
13.5 本章小結 311
參考文獻 312
第14章 土石混合體的滲流特性及其固流耦合特性 314
14.1 引言 314
14.2 土石混合體滲流的結構效應 315
新書資訊