周期性飽水砂泥巖顆粒混合料工程特性研究

目錄
《巖石力學(xué)與工程研究著作叢書》序
《巖石力學(xué)與工程研究著作叢書》編者的話
前言
第1章 緒論 1
1.1 周期性飽水作用的研究現(xiàn)狀 1
1.2 砂泥巖顆?；旌狭瞎こ烫匦缘难芯楷F(xiàn)狀 3
1.3 本書主要內(nèi)容 5
參考文獻(xiàn) 5
第2章 周期性飽水砂巖和泥巖的力學(xué)特性 8
2.1 砂巖和泥巖的物理力學(xué)性質(zhì) 8
2.2 周期性飽水試驗(yàn)方法 9
2.2.1 試樣特征 9
2.2.2 試驗(yàn)設(shè)備及輔助裝置 10
2.2.3 試驗(yàn)方案 11
2.2.4 周期性飽水試驗(yàn)步驟 11
2.3 周期性飽水砂巖和泥巖的吸水特性 12
2.3.1 巖石吸水率計(jì)算方法 12
2.3.2 吸水性試驗(yàn)結(jié)果 12
2.3.3 周期性飽水作用對巖石吸水率的影響 13
2.4 周期性飽水砂巖單軸壓縮力學(xué)特性 14
2.4.1 砂巖單軸壓縮試驗(yàn) 14
2.4.2 砂巖單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果 14
2.4.3 周期性飽水對砂巖單軸壓縮力學(xué)特性的影響 19
2.5 周期性飽水泥巖單軸壓縮力學(xué)特性 21
2.5.1 泥巖單軸壓縮試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果 21
2.5.2 周期性飽水對泥巖單軸壓縮力學(xué)特性的影響 24
2.6 周期性飽水砂巖和泥巖的劣化效應(yīng) 26
2.7 本章 小結(jié) 27
參考文獻(xiàn) 27
第3章 砂泥巖顆?；旌狭现芷谛燥査囼?yàn)方法 30
3.1 砂泥巖顆粒混合料的滲透特性 30
3.1.1 試樣制備及試驗(yàn)方案 30
3.1.2 滲透系數(shù)和臨界水力梯度計(jì)算方法 32
3.1.3 水平滲透特性 33
3.1.4 垂直滲透特性 33
3.1.5 各向異性滲透特性 34
3.2 砂泥巖顆?；旌狭鲜覂?nèi)試驗(yàn)試樣制備方法 34
3.2.1 三軸壓縮試驗(yàn)試樣的制備方法 34
3.2.2 非三軸壓縮試驗(yàn)試樣的制備方法 35
3.3 三軸壓縮試驗(yàn)試樣的周期性飽水試驗(yàn)方法 36
3.3.1 周期性飽水試驗(yàn)方法原理 36
3.3.2 周期性飽水試驗(yàn)方法優(yōu)化 38
3.3.3 周期性飽水試驗(yàn)方法確定 44
3.4 單向壓縮和靜止側(cè)壓力系數(shù)試驗(yàn)試樣的周期性飽水試驗(yàn)方法 45
3.5 直接剪切試驗(yàn)試樣的周期性飽水試驗(yàn)方法 46
3.6 本章 小結(jié) 47
參考文獻(xiàn) 47
第4章 靜止側(cè)壓力系數(shù)及壓縮變形特性 50
4.1 單向壓縮流變特性 50
4.1.1 試驗(yàn)儀器 50
4.1.2 流變試驗(yàn)方法 52
4.1.3 流變試驗(yàn)結(jié)果 54
4.1.4 分段流變計(jì)算模型 57
4.1.5 顆粒破碎試驗(yàn)結(jié)果及流變機(jī)理 66
4.2 靜止側(cè)壓力系數(shù) 69
4.2.1 試驗(yàn)方法及試驗(yàn)方案 70
4.2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析 73
4.2.3 靜止側(cè)壓力系數(shù)計(jì)算方法的討論 80
4.3 單向壓縮變形特性 84
4.3.1 試驗(yàn)方法及試驗(yàn)方案 84
4.3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析 85
4.3.3 周期性飽水壓縮變形計(jì)算方法 86
4.4 大粒徑顆粒對周期性飽水壓縮變形特性的影響 90
4.4.1 試驗(yàn)方法及試驗(yàn)方案 90
4.4.2 大粒徑顆粒粒徑的影響 92
4.4.3 大粒徑顆粒含量的影響 98
4.4.4 室內(nèi)試驗(yàn)大粒徑的尺寸效應(yīng) 103
4.5 本章 小結(jié) 108
參考文獻(xiàn) 109
第5章 直剪強(qiáng)度及變形特性 113
5.1 試驗(yàn)土料及試驗(yàn)方案 113
5.1.1 試驗(yàn)土料及試樣特征 113
5.1.2 試驗(yàn)儀器及試驗(yàn)方案 115
5.1.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法 117
5.2 天然狀態(tài)砂泥巖顆粒混合料抗剪強(qiáng)度特性 118
5.2.1 顆粒級配對天然狀態(tài)抗剪強(qiáng)度特性的影響 118
5.2.2 泥巖顆粒含量對天然狀態(tài)抗剪強(qiáng)度特性的影響 123
5.2.3 試樣干密度對天然狀態(tài)抗剪強(qiáng)度特性的影響 128
5.2.4 含水率對天然狀態(tài)抗剪強(qiáng)度特性的影響 131
5.3 飽水狀態(tài)砂泥巖顆?；旌狭峡辜魪?qiáng)度特性 135
5.3.1 顆粒級配對飽水狀態(tài)抗剪強(qiáng)度特性的影響 135
5.3.2 泥巖顆粒含量對飽水狀態(tài)抗剪強(qiáng)度特性的影響 139
5.3.3 試樣干密度對飽水狀態(tài)抗剪強(qiáng)度特性的影響 143
5.4 濕化作用對抗剪強(qiáng)度特性的影響 146
5.4.1 濕化作用對不同顆粒級配試樣抗剪強(qiáng)度特性的影響 147
5.4.2 濕化作用對不同泥巖顆粒含量試樣抗剪強(qiáng)度特性的影響 149
5.4.3 濕化作用對不同干密度試樣抗剪強(qiáng)度特性的影響 150
5.4.4 濕化作用對不同飽和度試樣抗剪強(qiáng)度特性的影響 152
5.5 浸泡時(shí)間對抗剪強(qiáng)度特性的影響 152
5.5.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線及抗剪強(qiáng)度 152
5.5.2 浸泡時(shí)間對黏聚力的影響 155
5.5.3 浸泡時(shí)間對內(nèi)摩擦角的影響 156
5.6 周期性浸泡次數(shù)對抗剪強(qiáng)度特性的影響 156
5.6.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線及抗剪強(qiáng)度 156
5.6.2 周期性浸泡次數(shù)對黏聚力的影響 157
5.6.3 周期性浸泡次數(shù)對內(nèi)摩擦角的影響 159
5.7 泥巖顆粒含量對周期性飽水抗剪強(qiáng)度特性的影響 160
5.7.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線及抗剪強(qiáng)度 160
5.7.2 泥巖顆粒含量對黏聚力的影響 161
5.7.3 泥巖顆粒含量對內(nèi)摩擦角的影響 162
5.8 往復(fù)剪切次數(shù)對周期性飽水抗剪強(qiáng)度特性的影響 163
5.8.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線及抗剪強(qiáng)度 163
5.8.2 抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 175
5.9 本章 小結(jié) 181
參考文獻(xiàn) 181
第6章 疏干狀態(tài)三軸強(qiáng)度及變形特性 184
6.1 試驗(yàn)土料及試驗(yàn)方案 184
6.1.1 試驗(yàn)土料 184
6.1.2 試驗(yàn)方案 186
6.1.3 試樣安裝 186
6.1.4 試驗(yàn)設(shè)置及運(yùn)行 187
6.2 濕化試驗(yàn)結(jié)果及分析 189
6.2.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線及體積應(yīng)變-軸向應(yīng)變關(guān)系 189
6.2.2 應(yīng)力水平對濕化變形的影響 192
6.2.3 濕化體積應(yīng)變-軸向應(yīng)變關(guān)系 193
6.2.4 濕化對抗剪強(qiáng)度的影響 194
6.2.5 濕化對殘余強(qiáng)度的影響 197
6.2.6 濕化對彈性模量的影響 199
6.3 砂泥巖顆?；旌狭显囼?yàn)結(jié)果及分析 199
6.3.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線及體積應(yīng)變-軸向應(yīng)變關(guān)系 199
6.3.2 軸向應(yīng)變劣化規(guī)律及其演化方程 204
6.3.3 體積應(yīng)變劣化規(guī)律及其演化方程 210
6.3.4 非線性抗剪強(qiáng)度劣化規(guī)律及其演化方程 214
6.3.5 周期性飽水作用對殘余強(qiáng)度的影響 220
6.3.6 周期性飽水作用對彈性模量的影響 223
6.4 純砂巖顆粒料試驗(yàn)結(jié)果及分析 226
6.4.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線及體積應(yīng)變-軸向應(yīng)變關(guān)系 226
6.4.2 軸向應(yīng)變劣化規(guī)律及其演化方程 229
6.4.3 體積應(yīng)變劣化規(guī)律及其演化方程 231
6.4.4 非線性抗剪強(qiáng)度劣化規(guī)律及其演化方程 233
6.4.5 周期性飽水作用對殘余強(qiáng)度的影響 235
6.4.6 周期性飽水作用對彈性模量的影響 235
6.5 純泥巖顆粒料試驗(yàn)結(jié)果及分析 237
6.5.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線及體積應(yīng)變-軸向應(yīng)變關(guān)系 237
6.5.2 軸向應(yīng)變劣化規(guī)律及其演化方程 239
6.5.3 體積應(yīng)變劣化規(guī)律及其演化方程 241
6.5.4 非線性抗剪強(qiáng)度劣化規(guī)律 243
6.5.5 周期性飽水作用對彈性模量的影響 245
6.6 本章 小結(jié) 247
參考文獻(xiàn) 247
第7章 飽水狀態(tài)三軸強(qiáng)度及變形特性 250
7.1 試驗(yàn)土料及試驗(yàn)方案 250
7.1.1 試驗(yàn)土料 250
7.1.2 試驗(yàn)步驟 251
7.1.3 試驗(yàn)方案 252
7.2 試樣特征對三軸強(qiáng)度及變形特性的影響 253
7.2.1 干密度的影響 253
7.2.2 顆粒級配的影響 257
7.2.3 泥巖顆粒含量的影響 259
7.3 試驗(yàn)條件對三軸強(qiáng)度及變形特性的影響 261
7.3.1 周期性飽水次數(shù)的影響 261
7.3.2 應(yīng)力水平的影響 267
7.3.3 圍壓的影響 272
7.4 本章 小結(jié) 280
參考文獻(xiàn) 280
第8章 劣化機(jī)理及劣化演化過程 282
8.1 顆粒破碎特征 283
8.1.1 顆粒破碎試驗(yàn)方法 283
8.1.2 顆粒破碎量化方法 283
8.1.3 疏干狀態(tài)砂泥巖顆?；旌狭显嚇宇w粒破碎試驗(yàn)結(jié)果 284
8.1.4 疏干狀態(tài)純砂巖顆粒料試樣顆粒破碎試驗(yàn)結(jié)果 287
8.1.5 疏干狀態(tài)純泥巖顆粒料試樣顆粒破碎試驗(yàn)結(jié)果 288
8.1.6 飽水狀態(tài)砂泥巖顆?；旌狭显嚇宇w粒破碎試驗(yàn)結(jié)果 289
8.1.7 飽水狀態(tài)純砂巖顆粒料試樣顆粒破碎試驗(yàn)結(jié)果 290
8.2 周期性飽水作用對顆粒破碎的影響 293
8.2.1 圍壓對顆粒破碎的影響 293
8.2.2 應(yīng)力水平對顆粒破碎的影響 295
8.2.3 周期性飽水次數(shù)對顆粒破碎的影響 298
8.3 顆粒破碎對三軸強(qiáng)度及變形特性的影響 302
8.3.1 顆粒破碎對軸向應(yīng)變的影響 302
8.3.2 顆粒破碎對體積應(yīng)變的影響 304
8.3.3 顆粒破碎對非線性抗剪強(qiáng)度的影響 305
8.4 周期性飽水砂泥巖顆?；旌狭系牧踊瘷C(jī)理 315
8.5 周期性飽水砂泥巖顆?；旌狭系牧踊莼^程 316
8.5.1 軸向應(yīng)變劣化速率 317
8.5.2 體積應(yīng)變劣化速率 319
8.5.3 非線性抗剪強(qiáng)度劣化速率 320
8.5.4 殘余系數(shù)劣化速率 321
8.5.5 割線模量劣化速率 322
8.6 本章 小結(jié) 324
參考文獻(xiàn) 325
第9章 劣化過程數(shù)學(xué)模型 328
9.1 強(qiáng)度準(zhǔn)則的討論 329
9.2 非線性微元強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)損傷模型 333
9.2.1 微元強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)損傷模型及損傷變量 333
9.2.2 微元強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)損傷模型參數(shù)確定方法 336
9.3 應(yīng)變軟化統(tǒng)計(jì)損傷模型 337
9.3.1 軟化型應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征 338
9.3.2 應(yīng)變軟化統(tǒng)計(jì)損傷模型及損傷變量 339
9.3.3 應(yīng)變軟化統(tǒng)計(jì)損傷模型參數(shù)確定方法 340
9.4 周期性飽水砂泥巖顆?；旌狭辖y(tǒng)計(jì)損傷模型 343
9.4.1 基本假定 343
9.4.2 模型建立方法 343
9.4.3 非線性微元強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)損傷模型 344
9.4.4 應(yīng)變軟化統(tǒng)計(jì)損傷模型 345
9.4.5 兩種統(tǒng)計(jì)損傷模型驗(yàn)證 346
9.5 周期性飽水