本书主要论述岩石结构面损伤规律与动力剪切特性，全书共9章，围绕两个核心问题展开。一、不同类型的岩石结构面剪切损伤规律及其与宏观力学性质的联系。主要包括：充填结构面剪切力学行为与损伤规律、基于声发射监测的结构面损伤特性与模型建立、粗糙花岗岩结构面的剪切特性和表面细观微损伤、锯切和劈裂花岗岩结构面剪切行为与岩壁损伤特征等。二、动力荷载作用下岩石结构面的力学性质及其滑移特性分析。主要包括：高应力下花岗岩结构面剪切破坏的率效应、粗糙结构面的冲击剪切强度特性及其剪切变形特征、低频扰动载荷下花岗岩结构面的活化滑移行为等内容。
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泰山学者青年专家
山东岩石力学与工程学会理事
中国岩石力学与工程学会会员
目录
前言
第1章 绪论1
1.1 引言1
1.2 充填结构面剪切力学特性研究进展3
1.3 岩石结构面损伤演化规律研究进展7
1.3.1 拍照与结构面形貌扫描法8
1.3.2 数值模拟与模型解析法10
1.3.3 声发射实时监测法12
1.4 岩石结构面动力剪切特性研究进展13
1.4.1 不同剪切速率下的结构面剪切特性13
1.4.2 循环剪切荷载对结构面剪切特性的影响16
1.4.3 高加载速率下结构面剪切力学特性17
1.5 扰动诱发岩体动力破坏研究进展18
1.5.1 扰动荷载对完整岩石力学性质的影响18
1.5.2 扰动荷载作用下岩体结构面的力学性质20
1.6 目前研究中存在的问题21
1.7 研究技术路线23
第2章 充填结构面剪切力学行为与声发射规律24
2.1 引言24
2.2 试验材料和试样制备24
2.3 含不同充填物的结构面剪切力学特性26
2.3.1 不同法向应力下无充填结构面的抗剪强度特性26
2.3.2 剪切历史及充填物对结构面剪切行为的影响28
2.3.3 剪切历史对充填结构面剪切行为的影响32
2.4 含不同充填物的结构面剪切声发射特性36
2.4.1 不同剪切变形历史下的未充填结构面的声发射信号36
2.4.2 相同法向应力下不同充填物的声发射信号38
2.4.3 不同剪切变形历史下充填结构面的声发射特征40
2.5 主要结论44
第3章 基于声发射监测的结构面表面损伤特性与模型46
3.1 引言46
3.2 试样制备和试验方法46
3.3 剪切应力与声发射特征47
3.3.1 剪切应力-剪切位移曲线47
3.3.2 声发射参数随剪切应力的变化48
3.3.3 声发射参数随法向应力的变化49
3.4 结构面起伏体损伤特性与模型51
3.4.1 基于声发射事件的起伏体损伤特性51
3.4.2 岩石结构面起伏体损伤模型55
3.4.3 砂浆结构面试验结果与花岗岩结构面的对比58
3.5 主要结论62
第4章 粗糙花岗岩结构面的剪切特性和表面细观微损伤63
4.1 引言63
4.2 试验过程与方法63
4.2.1 试样准备63
4.2.2 试验方案64
4.2.3 剪切后结构面细观结构分析65
4.3 结构面剪切力学行为分析66
4.4 宏观破坏模式和断层泥特征69
4.5 扫描电子显微镜下的细观损伤特征71
4.5.1 剪切试验前结构面的特征71
4.5.2 剪切试验后的表面细观特征71
4.5.3 裂纹开度随应力水平的演化75
4.5.4 断层表面的细观特征总结76
4.6 基于岩石薄片的细观损伤特征76
4.7 结果讨论78
4.8 主要结论79
第5章 锯切和劈裂花岗岩结构面剪切行为与岩壁内损伤特征80
5.1 引言80
5.2 试样制备和试验方法80
5.3 结构面剪切力学特性83
5.3.1 锯切平面结构面83
5.3.2 劈裂粗糙结构面84
5.3.3 峰值强度和残余强度比较86
5.4 结构面剪切前后粗糙度的变化87
5.5 结构面岩壁内破裂损伤特征87
5.5.1 锯切平面结构面损伤特征89
5.5.2 劈裂粗糙结构面损伤特征92
5.6 结果讨论96
5.6.1 平面和粗糙结构面岩壁内的细观损伤96
5.6.2 结构面粗糙度对黏滑的影响96
5.6.3 摩擦行为和结构面损伤的应力相关性97
5.7 主要结论99
第6章 花岗岩矿物粒径对粗糙结构面滑移特征和损伤特性的影响101
6.1 引言101
6.2 试验方法101
6.2.1 试验材料101
6.2.2 试样制备102
6.2.3 试验步骤103
6.2.4 损伤分析103
6.3 试验结果103
6.3.1 细粒和粗粒花岗岩的基本力学特性103
6.3.2 矿物粒径对劈裂结构面粗糙度的影响104
6.3.3 不同粒径花岗岩结构面的剪切行为104
6.3.4 细粒和粗粒花岗岩结构面的微观损伤特征108
6.4 结果讨论110
6.4.1 矿物粒径对劈裂结构面粗糙度的影响110
6.4.2 矿物粒径对动态滑移特征的影响112
6.4.3 矿物粒径对结构面损伤的影响113
6.5 主要结论115
第7章 高应力下花岗岩结构面剪切破坏的率效应116
7.1 引言116
7.2 试验方案116
7.3 剪切速率对剪切应力特性的影响118
7.3.1 剪切应力-剪切位移曲线119
7.3.2 不同剪切速率下结构面的峰后剪切特性120
7.3.3 不同剪切速率下结构面的破坏模式122
7.4 剪切速率对声发射特性的影响125
7.4.1 声发射参数随剪切速率的变化规律125
7.4.2 剪切速率对声发射b值的影响130
7.5 结果讨论132
7.6 主要结论133
第8章 粗糙结构面的冲击剪切强度特性135
8.1 引言135
8.2 试样准备及试验系统135
8.3 冲击荷载下粗糙结构面的抗剪强度特性141
8.3.1 粗糙度对冲击剪切强度的影响141
8.3.2 加载率对冲击剪切强度的影响144
8.3.3 法向荷载对冲击剪切强度的影响145
8.4 抗剪强度参数的率效应分析146
8.5 冲击抗剪强度准则的建立与验证148
8.6 冲击剪切损伤本构的建立与验证151
8.6.1 基于微元强度随机分布的损伤本构151
8.6.2 冲击剪切统计损伤本构的建立152
8.6.3 冲击剪切统计损伤本构的验证154
8.7 主要结论155
第9章 粗糙结构面的冲击剪切变形特征157
9.1 引言157
9.2 试验系统和试验方法157
9.2.1 试验系统及其工作原理157
9.2.2 试验方法和试验方案159
9.3 粗糙度对结构面冲击剪切变形的影响160
9.3.1 滑移位移和滑移速度160
9.3.2 法向变形163
9.4 冲击剪切速率对结构面剪切变形的影响165
9.4.1 滑移位移165
9.4.2 滑移速度和加速度169
9.5 法向荷载对结构面冲击剪切变形的影响170
9.5.1 滑移位移170
9.5.2 滑移速度和加速度172
9.6 滑移破坏模式分析与细观损伤174
9.7 主要结论177
第10章 扰动荷载下结构面的剪切滑移特性研究179
10.1 引言179
10.2 试样制备及测试方案179
10.3 常规三轴静荷载下结构面剪切滑移分析181
10.3.1 应力-应变曲线特征181
10.3.2 常规三轴剪切试验的破坏特征182
10.4 扰动荷载下的结构面剪切滑移分析183
10.4.1 轴向静应力水平对结构面剪切滑移的影响183
10.4.2 扰动频率对结构面剪切滑移的影响186
10.4.3 扰动幅值对结构面剪切滑移的影响190
10.5 扰动荷载下结构面的损伤分析193
10.5.1 循环扰动条件下结构面的宏观损伤特性193
10.5.2 试验后结构面的微观结构分析195
10.6 主要结论197
参考文献198
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