对裂隙岩体水力学基础

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1、岩土工程国家重点学科专著系列裂隙岩体水力学基础朱珍德郭海庆著国家自然科学基金资助研究项目北京内容简介本书系统叙述了裂隙岩体水力学基本理论、方法和应用。全书共八章：第一章介绍了裂隙岩体水力学的发展现状；第二章阐述了裂隙岩体渗透结构面的水力特性；第三章探究了渗流对裂隙岩体损伤断裂的影响和机制；第四章讨论了裂隙岩体渗流场的数值计算模型与坝基裂隙岩体流变模型，提出了坝基裂隙岩体渗流与流变的耦合模型；第五章探讨了渗流对裂隙岩体损伤演化的贡献与渗透张量随裂隙损伤发展的演化，给出了裂隙岩体非稳态渗流场与损伤场耦合方程；第六章与第七章介绍了红山窑膨胀红砂岩力学、变形特性以及湿化的试验研究；第八章

2、通过对膨胀红砂岩细观结构量化和损伤演化规律分析，给出了初步的红砂岩细观本构力学模型。本书可供从事岩石力学研究的科技人员阅读，也可作为高等院校相关专业的研究生教材。图书在版编目（ＣＩＰ）数据裂隙岩体水力学基础／朱珍德，郭海庆著．—北京：科学出版社，２００７　（岩土工程国家重点学科专著系列）ＩＳＢＮ９７８唱７唱０３唱０１８９４２唱４　Ⅰ畅裂…　Ⅱ畅①朱…②郭…　Ⅲ畅岩石力学－水力学　Ⅳ畅ＴＵ４５中国版本图书馆ＣＩＰ数据核字（２００７）第０６６０４７号责任编辑：童安齐／责任校对：赵燕责任印制：吕春珉／封面设计：耕者设计工作室出版北京东黄城根北街１６号邮政编码：１００７１７ｈｔｔｐ：／／

3、ｗｗｗ．ｓｃｉｅｎｃｅｐ．ｃｏｍ印刷科学出版社发行各地新华书店经销　倡２００７年５月第一版开本：Ｂ５（７２０×１０００）２００７年５月第一次印刷印张：１６印数：１—２０００　　　　　字数：３１００００定价：４０畅００元（如有印装质量问题，我社负责调换枙环伟枛）销售部电话０１０唱６２１３６１３１编辑部电话０１０唱６２１３７０２６（ＢＡ０８）前言人类工程活动的日益频繁，涉及裂隙岩体边坡的设计、水利水电工程渗流域控制、水库诱发地震的预测、有害核废料的处置、矿井的疏干降压排水、石油和地热能的开发以及地下水资源的开发与利用等多方面。人类工程活动的安全性，对地质环境的影响程度，地质环境对工程

4、活动的反作用以及工程体的稳定性等问题，是科学家最为关心的问题之一。如何定量评价和预测人类工程在开挖干扰力与自然力的作用下节理裂隙岩体与地下水相互作用关系，以及裂隙岩体与地下水耦合作用对人类工程体和岩质边坡稳定性的影响，是研究裂隙岩体水力学的主要任务，也是一项具有理论研究和实际工程应用前景的重大课题。岩体是一类力学性质很复杂的介质，属非均匀各向异性介质。裂隙岩体水力学是以水文地质学、工程地质学为基础，并运用数学、力学、渗流力学和岩体力学的理论。损伤力学、断裂力学、流变力学、分形理论与岩体的变形研究有着特别密切的关系。由于岩体结构的复杂性，导致岩体渗流的非均质性和各向异性；岩体裂隙空

5、间是岩体的主要渗透通道，岩体裂隙显著地受应力环境的影响，因而岩体的变形实质上是渗流场、应力场、损伤场三者相互耦合的结果，这已成为岩石力学具有挑战性的课题之一。因此，为了适应科技发展的需要，撰写一本有关裂隙岩体水力学方面的专著很有必要。全书共八章，第一章简单回顾了裂隙岩体水力学的研究历史与现状。第二章通过研究裂隙岩体渗流的特点，提出了渗透结构面的定义，而隙宽和粗糙性是描述渗透结构面几何特征的两个最基本的参数。根据裂隙面分形维数、位错值和面积接触率，采用分形几何法模拟渗透结构面的几何形态和张开度分布情况，并基于立方定律，把渗透结构面离散成为许多等大小的正方形网格，对渗透结构面的渗流特

6、性进行数值模拟。第三章通过全应力唱应变过程数控岩石渗透性及其断裂断口扫描电镜试验研究，进一步分析脆性岩石裂隙扩展损伤机理，重点探讨渗透水　·ｉｉ·　裂隙岩体水力学基础压对岩体强度及其变形的影响，以及渗流使裂纹尖端介质软化之作用。第四章运用裂隙岩体渗流场的数值计算模型，以龙羊峡大坝为例，研究因坝基岩石的流变产生的时效位移的分析方法，并在此基础上结合大坝的位移疑点，进行渗流场与粘弹性、粘弹塑性流变应力场的耦合分析，解析该坝典型坝段的变形过程，验证提出的模型及计算方法的正确性。第五章探讨渗流对裂隙岩体应力场的力学效应，重点推导复杂应力状态下渗流对裂隙损伤演化方程的贡献，建立裂隙岩体非稳

7、态渗流场与损伤场耦合方程，并将研究成果应用于三峡工程中永久船闸高边坡变形预测与稳定性分析。第六章通过对膨胀红砂岩进行变形性质、力学特性以及湿化性试验研究，提出确定膨胀稳定时间的理想概化数学模型，同时研究膨胀力与膨胀变形的规律以及红砂岩湿化机理。第七章以弹塑性理论为基础，研究材料固有特性，建立应力、应变及含水率等之间的本构关系，分别提出膨胀红砂岩弹性和塑性状态下的本构模型，从而编制膨胀问题的有限元计算程序，进行有限元数值模拟，并将计算结果与室内试验实测结果对比，分析各种情况下的受力