水岩作用下岩石宏细观损伤与流变特性

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 水岩作用下岩体变形特征研究与进展

1．2．1 水对岩石宏观损伤影响

1．2．2 水对岩石细观损伤影响

1．3 岩体流变特性研究与进展

1．4 水位变化对岩质边坡稳定性影响研究

2 水岩损伤机制及研究意义

2．1 水岩作用损伤机制

2．1．1 水岩物理作用机理

2．1．2 水岩化学作用机理

2．1．3 水对岩石力学特性的影响

2．1．4 孔隙水压力对岩石强度的影响

2．2 岩体损伤对边坡的危害

2．3 水岩劣化作用研究的必要性

3 水岩作用下岩石宏观力学性质

3．1 水岩作用试验方案设计

3．1．1 岩石取样与制作

3．1．2 试验方案

3．2 水岩作用下岩石含水率试验

3．2．1 试验设备

3．2．2 试验步骤

3．2．3 试验数据处理

3．3 水岩作用下岩石单轴压缩试验

3．3．1 试验设备

3．3．2 试验方案

3．3．3 试验步骤

3．3．4 试验结果及分析

3．4 水岩作用下岩石抗拉强度试验

3．4．1 试验步骤

3．4．2 试验结果

3．5 水岩作用下岩石三轴压缩试验

3．5．1 试验方案

3．5．2 试验数据处理

3．6 小结

4 水岩作用下岩石细观损伤特性

4．1 岩石电子探针试验

4．2 岩石扫描电子显微镜试验

4．3 岩石CT试验

4．3．1 CT技术原理

4．3．2 CT试验设备简介

4．3．3 水岩作用下岩石CT图像处理技术

4．4 岩石细观损伤定量分析

4．4．1 图像阈值分割

4．4．2 岩石分形维数概述

4．4．3 岩石分形维数与损伤演化方程

4．4．4 统计损伤变量

4．5 小结

5 水岩作用下流变特性及模型构建

5．1 岩石三轴流变试验

5．1．1 试验设计

5．1．2 试验步骤

5．1．3 岩石三轴压缩流变试验结果

5．2 经典岩石流变力学模型

5．2．1 流变基本结构及典型流变模型

5．2．2 三维状态下的流变本构关系

5．3 考虑岩石细观损伤流变本构模型

5．3．1 流变模型的选择

5．3．2 分数阶流变本构模型

5．3．3 流变模型参数辨识及变化规律

……

6 水岩作用下露天矿坑尾矿库边坡长期稳定性分析

参考文献

1.3岩体流变特性研究与进展

岩石的流变特性与工程稳定性密切相关，对于岩石流变损伤断裂问题,孙钓174]提出必须要准确认识岩石和岩体的物理与地质环境的影响。对于水影响下的岩石流变损伤特性，由于水多以液态形式赋存于工程岩体中，其流动性及形状易变性导致水在岩石孔隙中扩散，造成岩石颗粒之间的胶结作用弱化;由于岩石力学性质具有显著的时间效应，水加剧了岩石的流变特性，导致岩石流变速率显著增大，岩石长期强度逐渐降低。在水对岩石流变性影响试验方面，李江腾等751以分级增量加载方式，研究了饱水与干燥状态下横观各向同性板岩蠕变特性;马芹永等[76]对不同干湿循环次数粉砂岩试件开展单轴压缩蠕变试验，研究了岩石长期强度劣化与破坏形态演化特征;于永江等[77]1开展不同含水率软岩的直剪蠕变试验，得到了瞬时弹性模量、极限变形模量和黏滞系数的弱化规律;巨能攀等[78]研究不同含水率红层泥岩蠕变特性，得到岩石蠕应变量与瞬时应变量增大而长期强度降低;David等[79]研究水岩耦合作用对岩石蠕变特性影响，得到水岩作用加速岩石蠕变速率，引起岩石长期强度劣化;Liu等[80通过石灰岩单轴压缩蠕变试验，研究不同水压及围压作用下岩石蠕变特性;于怀昌等[81]对干燥与饱水状态下粉砂质泥岩进行室内三轴压缩应力松弛试验，得到水引起岩石平均应力松弛速率减小。水加剧岩石的流变效应，集中表现在岩石的流变速率增大，岩石颗粒之间胶结能力减弱，导致岩石长期强度降低，引起岩石的流变损伤。

……

本书重点研究水岩作用下岩石宏细观损伤与流变特性，总结水岩作用损伤机制及研究意义，分析水岩作用下岩石宏观力学性质弱化规律，研究水岩作用下岩石细观损伤机制，构建水岩作用下岩石流变损伤模型，建立水岩作用影响下边坡力学模型，讨论水岩作用下露天矿坑尾矿库边坡长期稳定性。基于边坡典型岩石的宏细观试验，揭示岩石宏观力学参数劣化规律与细观结构损伤机理，构建基于分数阶微分理论改进后的Burgers流变本构模型，同时借助数值模拟探究水位循环变化状态下边坡稳定性和有无水状态下边坡长期稳定性的影响。