內(nèi)容簡介:《土石混合體結(jié)構(gòu)及力學(xué)特性》主要研究土石混合體的非均質(zhì)性、非連續(xù)性和多界面效應(yīng)等，從宏觀和微觀兩個(gè)層面總結(jié)分析其力學(xué)行為。首先分析土石混合體分布、地質(zhì)成因及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立其結(jié)構(gòu)模型，研究其在典型受力狀態(tài)下的力學(xué)行為，驗(yàn)證并闡述其大尺度代表性試樣的宏觀力學(xué)行為特點(diǎn)。然后，研究土石混合體的壓縮、變形和破壞的漸進(jìn)性過程以及強(qiáng)度特征等力學(xué)特性，研究并總結(jié)考慮其復(fù)雜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的破壞準(zhǔn)則，基于固-流-熱模型實(shí)現(xiàn)其在多場(chǎng)耦合作用下的準(zhǔn)確求解，對(duì)其變形破壞過程中的細(xì)觀過程進(jìn)行研究，圍繞其結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致的非線性力學(xué)行為進(jìn)行深入研究。最后基于上述研究成果，結(jié)合工程實(shí)際對(duì)土石混合體邊坡變形穩(wěn)定性以及壩基的滲透穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析。

目錄: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(jià)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(jià)值 2
1.2.2 土石混合體研究的理論意義 4
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.3.1 土石混合體分類 5
1.3.2 力學(xué)試驗(yàn)研究 7
1.3.3 幾何結(jié)構(gòu)特性 10
1.3.4 數(shù)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(xiàn) 17
第2章 土石混合體分布、地質(zhì)成因及其結(jié)構(gòu)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(zhì)災(zāi)害共生 21
2.1.2 與河流伴生 21
2.1.3 與人類活動(dòng)密切相關(guān) 21
2.2 土石混合體的地質(zhì)成因 22
2.2.1 物質(zhì)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(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果 29
2.3.1 篩分統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析 30
2.3.2 單個(gè)剖面統(tǒng)計(jì)結(jié)果 34
2.4 土石混合體的結(jié)構(gòu)特征 37
2.4.1 非均質(zhì)性 37
2.4.2 非連續(xù)性與土石膠結(jié)特點(diǎn) 38
2.4.3 尺寸效應(yīng) 38
2.5 本章小結(jié) 39
參考文獻(xiàn) 40
第3章 土石混合體結(jié)構(gòu)模型的建立 41
3.1 土石混合體結(jié)構(gòu)模型建立的目的與意義 41
3.2 基于數(shù)碼圖像的實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)模型 42
3.2.1 數(shù)碼圖像數(shù)字成像原理 42
3.2.2 土石混合體數(shù)碼圖像建模分析與流程 44
3.2.3 基于數(shù)碼圖像建模實(shí)例分析 50
3.3 基于數(shù)碼圖像的線框結(jié)構(gòu)模型 55
3.3.1 數(shù)碼照片的圖像處理 55
3.3.2 量化信息的提取 58
3.3.3 結(jié)構(gòu)模型的建立 60
3.4 基于現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)的土石混合體結(jié)構(gòu)模型 62
3.4.1 塊石分布統(tǒng)計(jì)方法研究 63
3.4.2 結(jié)構(gòu)特征模型概化 63
3.4.3 程序編制與模型建立 67
參考文獻(xiàn) 68
第4章 土石混合體的現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)研究 70
4.1 試驗(yàn)方法研究 71
4.1.1 試驗(yàn)方法選擇 71
4.1.2 壓剪試驗(yàn)原理與方法 73
4.1.3 推剪試驗(yàn)原理與方法 74
4.2 試驗(yàn)地點(diǎn)及其地質(zhì)概況 77
4.2.1 白衣庵滑坡概況 77
4.2.2 試驗(yàn)位置及巖性描述 78
4.3 試驗(yàn)?zāi)康?nbsp;79
4.4 推剪試驗(yàn)結(jié)果及其分析 80
4.4.1 應(yīng)力-應(yīng)變特性 80
4.4.2 破壞形式與特征 84
4.4.3 含石率對(duì)變形強(qiáng)度的影響 85
4.4.4 剪切強(qiáng)度參數(shù)計(jì)算 86
4.5 壓剪試驗(yàn)結(jié)果分析 87
4.5.1 應(yīng)力-應(yīng)變特性 87
4.5.2 破壞形式與特征 89
4.5.3 強(qiáng)度特性與力學(xué)參數(shù)確定 89
4.6 本章小結(jié) 91
參考文獻(xiàn) 92
第5章 土石混合體物理模擬試驗(yàn)及其力學(xué)結(jié)構(gòu)效應(yīng) 94
5.1 塊石在土石混合體中的力學(xué)響應(yīng) 95
5.1.1 試驗(yàn)方法與設(shè)備研制 95
5.1.2 物理模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ?nbsp;97
5.1.3 模擬試驗(yàn)結(jié)果及其分析 97
5.2 土石混合體單軸壓縮試驗(yàn)研究 104
5.2.1 土石混合體試樣制備及其擊實(shí)特性 105
5.2.2 單軸壓縮試驗(yàn)儀器與方法 109
5.2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析 110
5.3 三軸壓縮試驗(yàn)研究 122
5.3.1 試驗(yàn)儀器與方法 122
5.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析 123
5.4 本章小結(jié) 127
參考文獻(xiàn) 128
第6章 土石混合體變形破壞機(jī)理的顆粒流離散元數(shù)值分析 130
6.1 顆粒流計(jì)算方法概述 131
6.2 PFC計(jì)算的原理及步驟 132
6.2.1 基本假設(shè) 132
6.2.2 基本理論 132
6.2.3 力-位移定律 132
6.2.4 運(yùn)動(dòng)定律 134
6.2.5 PFC接觸模型135
6.3 土石混合體計(jì)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(shù)值試驗(yàn)顆粒單元的生成 138
6.3.3 邊界條件的實(shí)現(xiàn) 139
6.3.4 數(shù)值試驗(yàn)材料的力學(xué)參數(shù)確定 140
6.3.5 數(shù)值試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?nbsp;141
6.4 數(shù)值計(jì)算結(jié)果及其分析 144
6.4.1 顆粒單元接觸應(yīng)力分布圖 144
6.4.2 模型體內(nèi)的微裂隙分布圖 146
6.4.3 應(yīng)力-應(yīng)變曲線特點(diǎn)分析 149
6.5 本章小結(jié) 152
參考文獻(xiàn) 152
第7章 土石混合體單軸壓縮試驗(yàn)的數(shù)值模擬 154
7.1 有限元計(jì)算方法概述 154
7.2 數(shù)值模型建立與計(jì)算參數(shù) 155
7.3 土石混合體數(shù)值模擬方法討論 157
7.4 土石混合體的彈性力學(xué)特性分析 158
7.4.1 應(yīng)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(guān)系 161
7.4.5 各向異性 164
7.5 土石混合體彈塑性力學(xué)特性分析 165
參考文獻(xiàn) 170
第8章 土石混合體變形強(qiáng)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(wǎng)格劃分 172
8.1.2 拉格朗日元法的計(jì)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(jī)結(jié)構(gòu)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(jī)理分析 181
8.4.1 混凝土的變形破壞特征與機(jī)理 181
8.4.2 土石混合體的變形破壞特征與機(jī)理 183
8.5 單軸抗壓情況下土石混合體的變形破壞特點(diǎn) 185
8.6 本章小結(jié) 192
參考文獻(xiàn) 192
第9章 土石混合體原位試驗(yàn)的數(shù)值模擬研究 194
9.1 數(shù)值模型建立的方法研究 194
9.2 壓剪試驗(yàn)的顆粒流離散元分析 196
9.2.1 數(shù)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(yàn)計(jì)算結(jié)果及其分析 200
9.3 推剪試驗(yàn)的顆粒流離散元分析 212
9.3.1 數(shù)值模型的建立 212
9.3.2 推剪試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果及其分析 214
9.4 推剪試驗(yàn)的有限差分分析 217
9.4.1 數(shù)值模型的建立 217
9.4.2 原位試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果分析 218
9.5 本章小結(jié) 221
參考文獻(xiàn) 221
第10章 土石混合體細(xì)觀變形破壞的CT試驗(yàn)研究 222
10.1 試驗(yàn)設(shè)備及方法 223
10.2 損傷擴(kuò)展的CT試驗(yàn)分析 226
10.2.1 設(shè)計(jì)含石率標(biāo)定 226
10.2.2 損傷開裂的CT數(shù)分析 228
10.2.3 試樣的擴(kuò)容特征分析 229
10.2.4 ROI_CT數(shù)特征分析 229
10.3 裂紋統(tǒng)計(jì)特征分析 232
10.3.1 裂紋參數(shù)的識(shí)別提取 232
10.3.2 裂紋特征參數(shù)統(tǒng)計(jì) 233
10.4 損傷識(shí)別與擴(kuò)展規(guī)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(jié)構(gòu)效應(yīng)研究 242
10.5.1 土石混合體內(nèi)部塊石運(yùn)移規(guī)律分析 242
10.5.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化與宏觀變形對(duì)比 244
10.5.3 土石混合體變形破壞的結(jié)構(gòu)效應(yīng) 246
參考文獻(xiàn) 247
第11章 土石混合體強(qiáng)度影響因素分析與質(zhì)量評(píng)價(jià) 249
11.1 土石混合體不同試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比與討論 249
11.2 土石混合體強(qiáng)度和變形性質(zhì)的影響因素分析 250
11.2.1 礫石與土體強(qiáng)度比值的影響 250
11.2.2 礫石的形狀對(duì)強(qiáng)度和變形的影響 251
11.2.3 含石率對(duì)強(qiáng)度和變形的影響 252
11.2.4 塊體的不同分布形式對(duì)強(qiáng)度和變形的影響 254
11.3 土石混合體抗壓強(qiáng)度參數(shù)的確定方法 256
11.3.1 抗壓強(qiáng)度的確定 256
11.3.2 變形模量的確定 260
11.4 質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的探討 263
參考文獻(xiàn) 264
第12章 土石混合體邊坡的穩(wěn)定性研究 266
12.1 土石混合體邊坡穩(wěn)定性的影響因素分析 267
12.1.1 物質(zhì)組成 267
12.1.2 邊坡的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 267
12.1.3 邊坡形態(tài) 268
12.1.4 水的作用 268
12.1.5 外動(dòng)力作用268
12.2 土石混合體邊坡變形破壞的主要地質(zhì)模式 268
12.2.1 在坡體中發(fā)生的旋轉(zhuǎn)型(即弧形)滑動(dòng)破壞 269
12.2.2 沿堆積層與基巖面發(fā)生的平移型滑動(dòng)破壞 269
12.2.3 崩崗型破壞 270
12.2.4 流動(dòng)型破壞 270
12.3 自重應(yīng)力作用下土石混合體邊坡的穩(wěn)定性分析 270
12.3.1 自重應(yīng)力的作用分析 271
12.3.2 模型的建立 271
12.3.3 計(jì)算方案與計(jì)算參數(shù)的確定 274
12.3.4 計(jì)算成果與分析 275
12.4 土石混合體非均質(zhì)性對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響 281
12.4.1 均質(zhì)型土石混合體邊坡 281
12.4.2 非均質(zhì)型土石混合體邊坡 283
12.5 邊坡基巖面對(duì)土石混合體邊坡穩(wěn)定性的影響 285
12.5.1 二元結(jié)構(gòu)邊坡基巖面傾角對(duì)穩(wěn)定性的影響 285
12.5.2 一元結(jié)構(gòu)邊坡坡度對(duì)穩(wěn)定性的影響 286
12.6 蓄水條件下土石混合體邊坡的穩(wěn)定性分析 287
12.6.1 土石混合體邊坡地下水力學(xué)作用分析 287
12.6.2 計(jì)算方法與模型的建立 287
12.6.3 地下水位線的計(jì)算 288
12.6.4 計(jì)算結(jié)果與分析 291
12.7 本章小結(jié) 293
參考文獻(xiàn) 294
第13章 固-流-熱耦合數(shù)學(xué)模型及其數(shù)值求解研究 296
13.1 多場(chǎng)耦合理論概述 296
13.2 固-流-熱多場(chǎng)耦合理論 297
13.2.1 應(yīng)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(guān)系方程 300
13.3 基于COMSOL Multiphysics的固-流-熱耦合數(shù)學(xué)模型的建立 301
13.3.1 COMSOL Multiphysics介紹 301
13.3.2 THM耦合數(shù)學(xué)模型的COMSOL Multiphysics表達(dá) 302
13.4 耦合數(shù)學(xué)模型合理性的實(shí)例驗(yàn)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(jié) 311
參考文獻(xiàn) 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(jié)構(gòu)效應(yīng) 315
14.