岩體低溫力學特性與多場耦合理論（簡體書）

我國寒區分佈面積廣，凍融損傷問題嚴重威脅寒區岩體工程的安全穩定。岩體的凍融損傷涉及低溫環境下複雜的溫度場(thermo)、滲流場(hydro)和應力場(mechanical)的耦合問題。為解決岩體工程凍害難題，需研究低溫THM耦合條件下水冰相變對岩體裂隙網絡演化的影響及其反饋作用，以揭示岩體凍融損傷機理。通過試驗研究、理論分析與數值模擬相結合的方法，研究凍融環境下THM耦合過程及水冰相變作用下的裂隙擴展準則，揭示凍融條件下岩體裂隙網絡的損傷演化機制，建立裂隙岩體凍融損傷本構模型。依據此模型能較好地開發出模擬裂隙岩體凍融損傷演化的數值軟件，分析寒區岩體工程凍融環境下的穩定性，為寒區岩體工程設計、凍結法施工設計、液化天然氣低溫儲存工程圍岩的穩定性分析、預防和控制岩體凍害的發生等低溫岩土工程提供理論基礎和參考。

第1章 緒論
1.1 低溫岩石力學問題
1.2 國內外研究現狀
1.2.1 凍結岩石的力學性質
1.2.2 凍岩水冰相變問題
1.2.3 凍融變形與凍融損傷特性
1.2.4 低溫THM耦合過程
1.2.5 岩體凍融數值分析
1.3 研究現狀的不足
1.4 研究內容
第2章 低溫作用下的岩石力學特性
2.1 引言
2.2 低溫作用下的岩石物理力學性質
2.2.1 低溫作用下岩石抗壓強度與變形性質
2.2.2 低溫作用下岩石的熱傳導性質
2.2.3 低溫作用下岩石凍脹變形特徵
2.3 凍融循環作用下的岩體損傷試驗
2.4 小結
第3章 裂隙岩體凍結過程水冰相變及水熱遷移分析
3.1 引言
3.2 凍岩冰點及凍結率
3.2.1 凍結岩體水冰相變平衡物態方程
3.2.2 凍結率
3.3 凍結過程裂隙水分遷移與凍脹力萌生
3.3.1 凍結裂隙水分遷移驅動力
3.3.2 凍脹力萌生機制
3.4 岩體裂隙凍脹效應分析
3.4.1 貫通單裂隙
3.4.2 非貫通單裂隙
3.4.3 多裂隙凍脹應力場疊加
3.5 小結
第4章 岩石凍脹本構模型研究
4.1 引言
4.2 低溫岩石未凍水含量
4.2.1 未凍水含量的組成
4.2.2 未凍水含量方程
4.2.3 未凍水含量模型驗證
4.3 低溫岩石孔隙中的凍脹力
4.4 凍脹本構方程
4.4.1 凍岩應變分析
4.4.2 凍結率的數值實現
4.4.3 含時間效應的准蠕變凍脹本構模型
4.4.4 凍融力學參數
4.5 FLAC 3D凍脹本構模型二次開發
4.5.1 程序二次開發流程
4.5.2 凍脹本構模型驗證
4.6 小結
第5章 裂隙岩體低溫THM耦合研究
5.1 引言
5.2 低溫THM耦合過程中的關鍵耦合參數研究
5.2.1 未凍水含量
5.2.2 孔隙冰壓力
5.2.3 等效熱傳導係數
5.3 岩體低溫THM耦合控制方程
5.3.1 應力平衡方程
5.3.2 冰-水系統連續性方程
5.3.3 能量守恆方程
5.4 裂隙岩體低溫THM耦合過程模擬分析
5.4.1 寒區隧道THM全耦合過程有限元分析
5.4.2 考慮裂隙網絡的隧道圍岩低溫THM耦合過程模擬
5.5 小結
第6章 裂隙岩體凍融損傷破裂機理及數值仿真
6.1 引言
6.2 凍融損傷表徵參數與損傷變量
6.2.1 凍融損傷表徵參數的選取
6.2.2 統一損傷變量
6.2.3 凍融損傷模型中參數確定方法
6.3 凍脹力求解與凍脹劣化機理分析
6.3.1 水壓驅動階段
6.3.2 界面預融階段
6.4 岩體凍融-受荷損傷統計本構模型研究
6.4.1 凍融-受荷統計本構方程的建立
6.4.2 模型驗證與應用
6.5 凍脹擴展理論及算法實現
6.5.1 凍脹裂隙擴展基礎
6.5.2 凍脹作用下壓剪複合型裂紋擴展準則
6.5.3 一種凍脹裂隙網絡擴展算法
6.5.4 實例分析――基於FLAC 3D的擴展模擬
6.6 小結
第7章 低溫工程數值模擬與凍害防治――工程實例
7.1 引言
7.2 低溫儲氣庫凍脹變形模擬
7.2.1 工程概況
7.2.2 數值模擬
7.2.3 討論
7.3 烏鞘嶺隧道低溫環境下岩體穩定性分析
7.3.1 工程概況
7.3.2 洞口端凍脹穩定性模擬
7.3.3 討論
7.4 青藏鐵路昆侖山隧道凍害防治與設計
7.4.1 洞口工程
7.4.2 支護襯砌、隔熱保溫及防排水工程
7.5 其他凍岩（土）土工程防凍害措施
7.6 小結
第8章 結論與展望
8.1 結論
8.2 展望
參考文獻