特高坝工程坝基渗流应力流变力学与工程安全

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 岩石渗流力学和渗流应力流变耦合特性研究

1.3 岩石流变本构模型研究

1.4 特高坝坝基工程安全应用研究

参考文献

第2章 坝基岩石渗流应力耦合三轴力学试验

2.1 坝基岩石三轴力学试验

2.1.1 试验设备与方案

2.1.2 柱状节理玄武岩三轴力学试验

2.1.3 角砾熔岩三轴力学试验

2.2 坝基柱状节理玄武岩各向异性三轴力学试验

2.2.1 试样制备与试验方案

2.2.2 应力一应变关系曲线

2.2.3 各向异性变形与强度参数分析

2.2.4 各向异性比分析

2.3 坝基岩石渗流应力耦合三轴力学试验

2.3.1 试验方案

2.3.2 柱状节理玄武岩渗流应力耦合试验力学试验

2.3.3 角砾熔岩渗流应力耦合试验力学试验

2.4 坝基岩石渗透率变化特性

2.5 小结

第3章 坝基岩石渗流应力耦合流变力学试验

3.1 三轴流变力学试验方法与试验方案

3.2 渗流应力耦合流变力学试验

3.2.1 角砾熔岩流变力学试验

3.2.2 柱状节理玄武岩流变力学试验

3.3 岩石流变力学参数辨识

3.4 流变过程中坝基岩石渗透演化规律

3.5 岩石试样宏细观变形破坏对比分析

3.5.1 三轴力学试验破坏试样

3.5.2 三轴流变力学试验破坏试样

3.6 小结

第4章 坝基含弱面岩体剪切流变力学试验

4.1 剪切流变试验方法与试样制备

4.2 含弱面岩体剪切流变力学试验

4.2.1 错动带岩体剪切流变力学试验

4.2.2 断层岩体剪切流变力学试验

4.3 坝基含弱面剪切流变力学参数研究

4.3.1 流变力学参数分析

4.3.2 坝基含弱面岩体长期强度研究

4.4 结构面试样剪切流变破坏特征

4.5 小结

第5章 各向异性岩体渗流应力耦合力学试验

5.1 柱状节理岩体结构试样制备

5.1.1 柱状节理岩体结构特征

5.1.2 规则柱状节理岩体结构试样制备

5.1.3 不规则柱状节理岩体结构试样制备

5.2 柱状节理岩体试样力学特性试验

5.2.1 不规则柱状节理岩体试样单轴力学试验

5.2.2 考虑高径比效应柱状节理岩体试样单轴力学试验

5.2.3 考虑柱径比效应柱状节理岩体试样单轴力学试验

5.2.4 柱状节理岩体结构试样的单轴力学试验

5.3 柱状节理岩体试样渗流应力耦合力学试验

5.3.1 试验方案

5.3.2 柱状节理岩体结构试样渗流应力耦合试验

5.3.3 破坏模式与破坏机理分析

5.3.4 强度与变形各向异性分析

5.3.5 柱状节理岩体结构试样渗透特性

5.4 小结

参考文献

第6章 岩石弹塑性损伤耦合本构模型

6.1 热力学基本原理概述

6.2 连续细观力学的基本原理

6.2.1 代表性体积单元的选取以及边界条件

6.2.2 均匀化原理

6.2.3 应变集中度张量

6.3 含裂纹材料的有效弹性张量

6.3.1 稀疏均匀化方法

6.3.2 Mori—Tanaka均匀化方法

6.4 含裂纹材料的自由能

6.5 弹塑性损伤耦合本构模型

6.5.1 塑性模型

6.5.2 损伤模型

6.5.3 损伤一塑性耦合模型

6.6 数值实现

6.6.1 回映算法

6.6.2 算法流程

6.6.3 参数确定

6.6.4 角砾熔岩三轴力学试验结果模拟

6.7 小结

参考文献

第7章 岩石渗流应力耦合流变本构模型

7.1 孔隙力学基本框架

7.2 闭合裂纹下的细观力学分析

7.2.1 问题的分解

7.2.2 渗流应力耦合条件下含裂纹材料自由能

7.3 岩石流变损伤机理

7.4 渗流应力流变本构模型

7.4.1 流变模型的应力应变关系

7.4.2 流变模型中的损伤变量

7.4.3 渗流应力流变状态下塑性屈服准则

7.4.4 渗流应力流变状态下损伤屈服准则

7.5 程序设计

7.5.1 塑性一损伤全耦合积分算法

7.5.2 时效损伤变量

7.6 三轴流变试验数值验证

7.6.1 渗流应力流变模型参数辨识

7.6.2 数值算法

7.6.3 角砾熔岩渗流应力流变试验验证

7.7 小结

参考文献

第8章 各向异性岩体渗流应力流变损伤本构模型

8.1 各向异性时效损伤及其流变机理

8.1.1 各向异性损伤

8.1.2 损伤时效演化

8.2 各向异性渗流流变损伤模型

8.2.1 基于微结构张量各向异性屈服准则

8.2.2 渗流压力对各向异性岩体影响

8.2.3 柱状节理渗流流变损伤模型

8.3 二次开发与实例分析

8.3.1 自定义本构开发

8.3.2 数值算例

8.4 小结

参考文献

第9章 白鹤滩高拱坝坝基渗流应力耦合三维数值模拟

9.1 三维模型建立与计算方案

9.1.1 三维数值模型

9.1.2 边界条件与荷载条件

9.2 坝址区初始地应力场与渗流场

9.3 渗流应力耦合弹塑性计算成果分析

9.3.1 拱坝坝体及剖面位移分析

9.3.2 拱坝坝体及剖面应力分析

9.3.3 拱坝及坝基岩体位移与应力统计对比分析

9.4 渗流应力耦合流变计算

本书介绍了特高坝坝基岩体渗流应力耦合流变力学特性与工程应用研究的理论和成果。第一部分为综述；第二部分介绍了在渗流应力耦合作用下的高坝坝基岩石三轴力学试验、流变力学试验、柱状节理模型试验以及含弱面岩体剪切流变力学试验成果；第三部分详细论述了高坝坝基岩石的弹塑性损伤耦合力学模型、渗流应力耦合流变本构模型以及渗流应力耦合各向异性流变损伤力学模型；第四部分聚焦于重大工程应用研究，开展了特高坝坝基工程的三维弹塑性数值计算和渗流应力耦合作用下的流变损伤数值模拟，并针对金沙江白鹤滩高拱坝坝基岩体工程蓄水运行安全进行综合评判研究。

本书可供高等院校、科研机构、勘测设计和施工管理等领域的水电水利、土木工程、能源工程和地质工程等方面的科研人员、工程技术和管理人员以及相关学科领域的研究生参考使用。