目錄
第1章 巖土破損力學：二元介質模型概論 1
第1.1節(jié) 巖土破損力學的基本概念 1
1.1.1 巖土材料的力學特性 1
1.1.2 巖土材料的結構類型 3
1.1.3 巖土材料的研究層次 4
1.1.4 巖土破損力學的研究對象和概念 5
1.1.5 巖土破損力學與現(xiàn)有巖土分析理論的區(qū)別 8
第1.2節(jié) 二元介質概念及其物理試驗基礎 9
1.2.1 理想固體與二元介質概念 9
1.2.2 巖土結構塊破損機理 13
1.2.3 橢圓結構塊的破損準則 20
第1.3節(jié) 二元介質模型的全量形式 21
1.3.1 一般公式 21
1.3.2 理想脆彈塑性模型 23
1.3.3 黃土的二元介質模型 26
1.3.4 超固結土的二元介質模型 31
第1.4節(jié) 二元介質模型的增量形式 35
1.4.1 單元體的應力應變關系 36
1.4.2 基于局部應變系數(shù)的二元介質本構關系 37
1.4.3 基于局部應力系數(shù)的二元介質本構關系 40
1.4.4 二元介質模型的參數(shù)確定方法 43
第1.5節(jié) 二元介質模型的熱力學基礎 46
1.5.1 二元介質模型的應力應變表達式 46
1.5.2 質量守恒與動量守恒方程 46
1.5.3 能量守恒方程 47
1.5.4 熱力學第二定律 48
1.5.5 熱傳導及流體質量傳輸 48
1.5.6 方程總結 49
第1.6節(jié) 多尺度二元介質本構模型框架 49
1.6.1 巖土材料多尺度概念 49
1.6.2 多尺度二元介質本構模型框架 50
附錄1.I：系數(shù)b的推導過程 51
第2章 二元介質本構模型 52
第2.1節(jié) 結構性土的二元介質本構模型 52
2.1.1 結構性土的破損機理 52
2.1.2 結構性土的應力應變關系 53
2.1.3 模型參數(shù)確定方法 57
2.1.4 三軸壓縮試驗結果驗證 62
第2.2節(jié) 膠結混合土的二元介質本構模型 66
2.2.1 膠結混合土的破損機理 66
2.2.2 膠結混合土的二元介質本構模型 69
2.2.3 模型參數(shù)確定 74
2.2.4 模型驗證 76
第2.3節(jié) 多晶冰的二元介質本構模型 78
2.3.1 多晶冰的應力應變關系 78
2.3.2 膠結元和摩擦元的應力應變關系 81
2.3.3 破損率與應變集中系數(shù) 82
2.3.4 模型驗證 83
第2.4節(jié) 巖石的二元介質本構模型 87
2.4.1 完整巖樣的二元介質本構模型 87
2.4.2 節(jié)理巖樣的二元介質本構模型 91
第2.5節(jié) 凍土的二元介質本構模型 100
2.5.1 二元介質本構模型的建立 100
2.5.2 模型參數(shù)確定 104
2.5.3 模型驗證 107
第3章 宏-細觀二元介質本構模型 109
第3.1節(jié) 考慮細觀變形機理的凍融尾礦料的二元介質本構模型 109
3.1.1 尾礦料細觀變形機制 109
3.1.2 尾礦料二元介質本構模型 111
3.1.3 模型參數(shù)確定 117
3.1.4 三軸應力狀態(tài)下二元介質本構模型的具體表達式 123
3.1.5 模型計算結果與分析 124
第3.2節(jié) 凍土的宏-細觀二元介質本構模型 126
3.2.1 宏-細觀二元介質本構模型的建立 126
3.2.2 模型參數(shù)確定 130
3.2.3 模型驗證 136
第3.3節(jié) 結構性土的宏-細觀二元介質本構模型 137
3.3.1 二元介質本構模型 138
3.3.2 膠結元、摩擦元的本構關系及模型參數(shù) 140
3.3.3 破損率 144
3.3.4 局部應變集中張量的確定 145
3.3.5 宏-細觀二元介質本構模型驗證與分析 150
第3.4節(jié) 多孔隙巖石的宏-細觀二元介質本構模型 153
3.4.1 多孔巖石的二元介質模型 153
3.4.2 模型的數(shù)值實施 157
3.4.3 珊瑚礁灰?guī)r驗證 161
附錄3.I：二元介質模型的宏觀切線模量的推導 168
第4章 多尺度二元介質本構模型 169
第4.1節(jié) 基于物質組分的凍土二元介質本構模型 169
4.1.1 凍土的多尺度彈塑性建模方法 169
4.1.2 凍土的多尺度彈塑性本構模型 171
4.1.3 膠結元和摩擦元的本構關系式 177
4.1.4 本構模型的參數(shù)確定和驗證 180
第4.2節(jié) 巖石的宏-細-微觀二元介質本構模型 185
4.2.1 泥巖三尺度本構模型的建立思路 185
4.2.2 泥巖的三尺度本構模型 186
4.2.3 三尺度本構模型試驗驗證 195
第4.3節(jié) 凍土的多尺度二元介質本構模型 199
4.3.1 本構模型理論框架 199
4.3.2 凍土宏-細-微觀二元介質本構模型 200
4.3.3 模型參數(shù)確定和驗證 208
4.3.4 模型討論 211
附錄4.I：膠結元應變集中張量的推導 213
附錄4.II：摩擦元應變集中張量的推導 213
附錄4.III：膠結元剛度張量 214
第5章 基于二元介質模型的強度準則 216
第5.1節(jié) 結構性土的強度準則 216
5.1.1 結構性土的剪切強度 216
5.1.2 結構性土的強度表達式 220
第5.2節(jié) 初始應力各向異性結構性土的強度準則 223
5.2.1 初始應力各向異性結構性土的剪切強度表達式 223
5.2.2 初始應力各向異性結構性土的強度準則驗證 224
第5.3節(jié) 凍土的多尺度強度準則 228
5.3.1 凍土的強度發(fā)揮機理及構建方法 228
5.3.2 多尺度強度準則 230
5.3.3 強度準則的驗證與討論 236
第6章 二元介質本構模型的有限元計算 241
第6.1節(jié) 巖土類材料破損過程的二元介質模擬 241
6.1.1 基于二元介質模型的模擬方法 241
6.1.2 模擬算例分析 243
第6.2節(jié) 二元介質本構模型的比奧固結計算分析 245
6.2.1 初始應力各向異性結構性土的二元介質本構模型 245
6.2.2 二元介質模型的比奧固結有限元格式 248
6.2.3 結構性土的側限壓縮試驗模擬 249
6.2.4 天然地基沉降算例分析 251
6.2.5 天然邊坡算例分析 253
第6.3節(jié) 二元介質模型在黃土增濕變形分析中的應用 255
6.3.1 黃土的二元介質模型簡介 255
6.3.2 廣義有效應力公式 257
6.3.3 有限元公式 257
6.3.4 單軸壓縮試驗模擬分析 259
6.3.5 載荷板浸水試驗分析 260
參考文獻 262