膨脹紅砂巖水理性試驗(yàn)及漸進(jìn)破壞理論
本書全面、系統(tǒng)地闡述膨脹紅砂巖宏細(xì)觀水理特性的相關(guān)理論及研究成果。依托紅山窯水利樞紐改造工程，通過(guò)對(duì)紅砂巖進(jìn)行室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，包括膨脹變形試驗(yàn)、膨脹力試驗(yàn)、單軸壓縮試驗(yàn)等，分析膨脹紅砂巖隨吸水率變化的膨縮規(guī)律。以試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，建立了考慮吸水率因素的膨脹紅砂巖宏細(xì)觀本構(gòu)模型；編制有限元計(jì)算程序，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)值模擬驗(yàn)證。結(jié)合膨脹紅砂巖相關(guān)理論成果，應(yīng)用于相關(guān)工程，確定紅山窯水利樞紐工程的地基處理方案。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 問題的提出 1
1.2.1 工程需要的緊迫性 1
1.2.2 膨脹性質(zhì)的復(fù)雜性 2
1.2.3 認(rèn)識(shí)的不足性 2
1.3 膨脹巖的判別及分類 3
1.3.1 膨脹巖的判別 3
1.3.2 膨脹巖的分類 5
1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7
1.4.1 膨脹機(jī)理的研究 7
1.4.2 膨脹特性試驗(yàn)研究 11
1.4.3 膨脹巖的膨脹本構(gòu)關(guān)系 12
1.5 主要研究?jī)?nèi)容 16
參考文獻(xiàn) 17
第2章 膨脹紅砂巖水理性試驗(yàn)研究 21
2.1 概述 21
2.2 膨脹紅砂巖的物理特性 21
2.2.1 密度試驗(yàn) 21
2.2.2 含水率試驗(yàn) 22
2.2.3 比重試驗(yàn) 23
2.3 膨脹紅砂巖膨脹力學(xué)特性試驗(yàn)研究 23
2.3.1 膨脹力變化規(guī)律研究 23
2.3.2 膨脹力與膨脹變形的規(guī)律研究 25
2.3.3 膨脹力力學(xué)參數(shù)變化規(guī)律研究 26
2.4 膨脹紅砂巖變形特性試驗(yàn)研究 29
2.4.1 原巖自由膨脹率試驗(yàn) 29
2.4.2 原巖有側(cè)限膨脹特性試驗(yàn) 30
2.5 膨脹紅砂巖力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究 37
2.5.1 單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 37
2.5.2 抗剪強(qiáng)度試驗(yàn) 40
2.6 膨脹紅砂巖濕化特性試驗(yàn)研究 45
2.6.1 微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn) 45
2.6.2 濕化性試驗(yàn) 46
2.6.3 濕化機(jī)理探究 48
參考文獻(xiàn) 50
第3章 膨脹紅砂巖彈塑性本構(gòu)模型研究 51
3.1 概述 51
3.2 基于濕度應(yīng)力場(chǎng)理論的膨脹紅砂巖彈塑性本構(gòu)模型 52
3.2.1 彈性狀態(tài)的本構(gòu)模型 52
3.2.2 塑性狀態(tài)的本構(gòu)模型 53
3.3 膨脹紅砂巖模型數(shù)值模擬及模型驗(yàn)證 56
3.3.1 三維有限元程序原理 57
3.3.2 有限元程序編制 62
3.3.3 計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析 63
3.3.4 計(jì)算結(jié)果與分析 65
參考文獻(xiàn) 72
第4章 膨脹紅砂巖漸進(jìn)破壞損傷理論研究 74
4.1 概述 74
4.2 膨脹紅砂巖細(xì)觀損傷演化試驗(yàn)研究 74
4.2.1 試驗(yàn)簡(jiǎn)介 75
4.2.2 水對(duì)膨脹紅砂巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化的影響 77
4.3 膨脹紅砂巖損傷演化的數(shù)字圖像分析描述 82
4.3.1 Geo-image程序簡(jiǎn)介 82
4.3.2 細(xì)觀結(jié)構(gòu)演化量化分析 85
4.4 膨脹紅砂巖漸進(jìn)破壞理論分析 100
4.4.1 巖石漸進(jìn)破壞理論 100
4.4.2 膨脹紅砂巖細(xì)觀損傷演化與宏觀力學(xué)響應(yīng)的關(guān)系 102
參考文獻(xiàn) 110
第5章 膨脹紅砂巖細(xì)觀損傷演化本構(gòu)模型 112
5.1 損傷變量的選取 112
5.2 膨脹紅砂巖細(xì)觀損傷演化本構(gòu)方程 114
5.2.1 膨脹紅砂巖峰值應(yīng)變前損傷本構(gòu)方程 114
5.2.2 膨脹紅砂巖峰值應(yīng)變后損傷本構(gòu)方程 115
5.3 膨脹紅砂巖細(xì)觀損傷演化本構(gòu)方程的驗(yàn)證 118
5.3.1 損傷本構(gòu)方程簡(jiǎn)介 118
5.3.2 本構(gòu)方程的驗(yàn)證與分析 121
參考文獻(xiàn) 124
第6章 工程實(shí)例應(yīng)用研究——膨脹紅砂巖現(xiàn)場(chǎng)特性試驗(yàn) 126
6.1 概述 126
6.2 工程概況 126
6.2.1 工程背景 126
6.2.2 工程地質(zhì)情況 127
6.3 膨脹紅砂巖與混凝土膠結(jié)面現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)研究 128
6.3.1 試驗(yàn)方案選定 128
6.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析 132
6.4 紅山窯膨脹紅砂巖地基荷載試驗(yàn) 134
6.4.1 試驗(yàn)方案選定 134
6.4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析 136
6.5 膨脹紅砂巖膨脹率現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 137
6.5.1 試驗(yàn)方案選定 137
6.5.2 膨脹率特性觀測(cè)結(jié)果及分析 139
6.6 地基處理方案確定 143
6.6.1 構(gòu)筑物地基處理范圍的確定 144
6.6.2 地基處理方案初步比較 144
6.6.3 地基處理方案最終確定 145
6.7 地基處理方案的有限元驗(yàn)證 148
6.7.1 膨脹紅砂巖膨脹率數(shù)值模擬試驗(yàn) 148
6.7.2 中風(fēng)化膨脹紅砂巖地基平板荷載試驗(yàn)數(shù)值模擬 156
參考文獻(xiàn) 159
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