加锚断续节理岩体破坏机理及工程应用 节选

《加锚断续节理岩体破坏机理及工程应用》以水电和隧道工程中断续节理岩体为研究背景，利用CT扫描和声发射技术对加锚断续节理岩体破坏机理开展了大量的试验研究，在试验的基础上进行系统的理论分析和数值模拟研究。提出了断续节理岩体裂隙扩展的力学本构模型、损伤演化方程和锚固止裂模型；建立了加锚三维裂隙岩体失稳破坏的突变模型和可有效反映锚固效应的三维加锚断续节理岩体断裂损伤本构模型；开发出适合断续节理岩体特点的三维大型有限元程序，为岩体工程稳定性评价和布锚参数优化提供了理论依据。其成果成功应用于国内多个大型水电与隧道工程中，取得显著效果。《加锚断续节理岩体破坏机理及工程应用》可供从事土木工程、水电工程、隧道工程、矿山工程等领域的科研人员、工程技术人员和大专院校师生参考使用。

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插图：从地震震源的岩石破裂机理、土木水利和矿山工程围岩的破坏、油气的开采、核废料的储存隔离等无不与岩石中的裂隙扩展密切相关。大型岩体工程施工过程中或在外载变化的情况下，往往伴随新裂纹从原生裂隙尖端处萌生、扩展甚至与相邻裂隙贯通，最后导致整个岩体的破坏。裂隙扩展所导致的岩体强度降低不仅影响围岩稳定，也会导致许多工程危害和自然灾害。这类重大危害最常见于土木、水利和矿山工程的开发中。许多岩土工程的失稳破坏是由于其内部的节理裂隙扩展、贯通所引起的。节理裂隙的扩展及其相互作用的研究是岩体断裂力学的热门研究课题，但至今没有得到很好的解决，所以深入开展这方面的研究具有十分重要的理论及工程意义。天然岩体在成岩过程中由于地壳的形成而赋存应力，之后又经历多次地质构造运动，使得岩体在各种物理力学效应的显现和传播上都显示出复杂的非连续性、非均匀性及各向异性。在研究岩石介质中的裂隙扩展问题时，经典的断裂力学理论为了数学上处理方便，对岩石这种地质材料作了均匀体和连续体假设，这为裂隙扩展问题的研究奠定了理论基础。尽管如此，对于三维裂隙扩展问题一直没有得到很好的解决。另外，断裂力学理论对于处理岩石介质中多裂隙扩展的相互作用及其贯通问题，也是极其困难的。压剪应力场中裂隙的起裂、扩展和贯通是类岩石材料所特有的且占主导地位的破坏形式。鉴于压剪应力场中含裂隙体的相对复杂性，分析压剪应力场中裂隙在时间和空间上的变化规律具有相当的难度，目前也只停留在二维的试验和数值模拟上。

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