地下工程巖石與混凝土多場(chǎng)耦合特性及理論研究
地下工程結(jié)構(gòu)往往受到溫度、應(yīng)力、滲流和化學(xué)等多場(chǎng)因素的耦合作用，這些耦合作用對(duì)地下工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成了重要影響。本書主要介紹在地下工程巖石和混凝土多場(chǎng)耦合試驗(yàn)方法、本構(gòu)理論、數(shù)值分析方法和工程應(yīng)用等方面的一些**研究成果。按照從單場(chǎng)到多場(chǎng)耦合、先試驗(yàn)后理論的步驟，分別介紹砂巖的礦物成分、力學(xué)、熱學(xué)等各個(gè)單場(chǎng)特性，分析熱處理對(duì)花崗巖力學(xué)、熱學(xué)和滲流等特性的影響機(jī)理，酸堿性溶液滲透侵蝕下花崗巖裂隙流變機(jī)理與二氧化碳和咸水滲流作用下砂巖的流變機(jī)理。同時(shí)，在試驗(yàn)基礎(chǔ)上分別建立巖石各向異性熱學(xué)參數(shù)本構(gòu)模型、多孔巖石HMC耦合本構(gòu)模型和混凝土應(yīng)力-化學(xué)侵蝕耦合模型，研究巖石和混凝土材料在應(yīng)力、滲流、化學(xué)等耦合作用下的變形、滲透性、熱傳導(dǎo)系數(shù)與熱膨脹系數(shù)等演化規(guī)律，并對(duì)高放廢物地質(zhì)處置工程巷道襯砌的長期穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)估。
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目 錄
前 言
第1章 緒論1
1.1 工程背景1
1.2 相關(guān)研究進(jìn)展和基礎(chǔ)2
1.2.1 巖石的力學(xué)特性2
1.2.2 HM耦合4
1.2.3 TM耦合6
1.2.4 THMC耦合10
1.2.5 混凝土材料的耐久性12
1.3 本章小結(jié)18
參考文獻(xiàn)19
第2章 含層理砂巖力學(xué)、波速和熱學(xué)特性研究34
2.1 引言34
2.2 試樣準(zhǔn)備34
2.3 試驗(yàn)儀器簡介35
2.4 砂巖的熱力學(xué)試驗(yàn)39
2.4.1 單軸壓縮試驗(yàn)39
2.4.2 熱膨脹系數(shù)測(cè)試試驗(yàn)41
2.4.3 縱波波速測(cè)試43
2.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析43
2.6 本章小結(jié)45
參考文獻(xiàn)45
第3章 TM耦合條件下花崗巖物理力學(xué)特性研究48
3.1 引言48
3.2 TM耦合條件下花崗巖物性試驗(yàn)49
3.2.1 試樣加工及熱處理方法49
3.2.2 高溫處理后的花崗巖常規(guī)物理參數(shù)測(cè)試51
3.2.3 微觀測(cè)試試驗(yàn)研究56
3.2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析65
3.3 TM耦合條件下花崗巖力學(xué)特性66
3.3.1 三軸試驗(yàn)系統(tǒng)66
3.3.2 靜水壓力試驗(yàn)67
3.3.3 常規(guī)主軸壓縮試驗(yàn)74
3.3.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析82
3.4 本章小結(jié)88
參考文獻(xiàn)89
第4章 花崗巖流變特性研究91
4.1 引言91
4.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備92
4.2.1 試樣的制備92
4.2.2 試驗(yàn)設(shè)備92
4.2.3 化學(xué)溶液配制92
4.3 三軸壓縮試驗(yàn)93
4.4 高溫作用后花崗巖流變特性95
4.4.1 流變?cè)囼?yàn)方案95
4.4.2 流變?cè)囼?yàn)結(jié)果95
4.4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析99
4.5 MC耦合條件下花崗巖流變?cè)囼?yàn)103
4.6 本章小結(jié)110
參考文獻(xiàn)110
第5章 CO2-砂巖-咸水的HMC耦合試驗(yàn)研究111
5.1 引言111
5.2 以往試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)111
5.2.1 砂巖試樣概況112
5.2.2 力學(xué)性質(zhì)112
5.2.3 破壞過程中滲透率的變化情況113
5.2.4 pH對(duì)巖石礦物溶解以及孔釀發(fā)育的影響113
5.2.5 HMC耦合試驗(yàn)115
5.3 純CO2或CO2-咸水混合物注入下的流變?cè)囼?yàn)115
5.3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備116
5.3.2 純CO2注入下的流變?cè)囼?yàn)117
5.3.3 CO2-咸水混合物注入下的流變?cè)囼?yàn)118
5.4 CO2-砂巖-咸水反應(yīng)后的壓痕試驗(yàn)119
5.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析121
5.6 本章小結(jié)123
參考文獻(xiàn)123
第6章 巖石TM耦合本構(gòu)模型127
6.1 引言127
6.2 TM耦合模型框架 128
6.3 有效熱學(xué)參數(shù)129
6.3.1 有效導(dǎo)熱系數(shù)130
6.3.2 有效熱膨脹系數(shù)131
6.4 裂紋分布及裂隙流體對(duì)巖石有效熱傳導(dǎo)特性的影響132
6.4.1 裂紋方位的影響133
6.4.2 裂隙流體的影響135
6.5 應(yīng)力狀態(tài)對(duì)巖石有效熱傳導(dǎo)特性的影響136
6.6 本章小結(jié)140
參考文獻(xiàn)140
第7章 砂巖HMC耦合本構(gòu)模型143
7.1 前言143
7.2 模型框架143
7.3 砂巖的HMC試驗(yàn)結(jié)果145
7.4 砂巖HMC耦合模型147
7.4.1 力學(xué)模型147
7.4.2 質(zhì)量傳輸模型149
7.4.3 孔隙度和化學(xué)損傷的演化151
7.4.4 孔隙力學(xué)模型152
7.5 模型應(yīng)用152
7.5.1 數(shù)值計(jì)算方法152
7.5.2 化學(xué)溶解過程的數(shù)值模擬153
7.5.3 瞬時(shí)力學(xué)行為模擬155
7.5.4 粘塑性力學(xué)行為模擬157
7.5.5 HMC耦合行為模擬158
7.6 本章小結(jié)159
參考文獻(xiàn)160
第8章 水泥基材料MC耦合作用下短期與長期性質(zhì)模型研究163
8.1 引言163
8.2 模型框架164
8.2.1 狀態(tài)變量和狀態(tài)準(zhǔn)則164
8.2.2 塑性和流變特性165
8.2.3 力學(xué)損傷166
8.2.4 化學(xué)損傷166
8.3 鋼纖維混凝士材料的特殊模型166
8.3.1 彈塑性損傷模型167
8.3.2 流變模型169
8.3.3 漫出模型169
8.4 模型應(yīng)用172
8.4.1 拉伸和彎曲試驗(yàn)的模擬173
8.4.2 壓縮流變和彎曲流變模擬174
8.4.3 硝酸鍍侵蝕后單軸拉伸和四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的模擬176
8.4.4 化學(xué)侵蝕下壓縮流變和四點(diǎn)彎曲流變的模擬178
8.5 本章小結(jié)180
參考文獻(xiàn)181
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