岩体结构面三维网络模拟理论与工程应用

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页数:207
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出版时间:2008-3
价格:45.00元
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isbn号码:9787030209214
丛书系列:
图书标签:
  • 岩体结构面
  • 三维网络
  • 数值模拟
  • 离散元
  • 工程应用
  • 岩土工程
  • 地质力学
  • 断层
  • 滑坡
  • 稳定性分析
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具体描述

《岩体结构面三维网络模拟理论与工程应用》主要内容:介绍岩体结构面三维网络模拟的原理、方法及工程应用。共分8章。主要内容包括结构面的成因、地质特征和几何描述;结构面发育的随机性特征;结构面采样和概率模型构建方法;结构面三维网络模拟的原理、步骤和主法;结构面三维网络模拟在评价岩体工程性质、搜索洞室可动块体、确定岩质边坡破坏面等方面的应用。

岩体结构面三维网络模拟理论与工程应用 图书简介 本书聚焦于现代岩土工程领域的前沿课题——岩体结构面三维网络模型的构建、表征及其在工程实践中的应用。全书系统梳理了从基础理论到复杂数值模拟,再到实际工程案例分析的全过程,旨在为岩土工程师、地质学家以及相关领域的研究人员提供一套严谨、实用的方法论和技术工具。 第一部分:理论基础与几何描述 本部分首先深入探讨了岩体结构面的地质成因、分类体系及其在控制岩体工程力学响应中的核心作用。结构面的产状(倾向、倾角)、密度、尺寸、连通性和几何形态是构成岩体复杂性的基本要素。 结构面的统计学描述: 详细阐述了野外调查数据获取的误差控制、结构面集合的统计分布模型(如泊松分布、集中分布)以及结构面网络密度指标(如$P_i$值、结构面密度$N_{sf}$)的精确计算方法。重点剖析了描述结构面集合空间分布的随机场理论基础。 三维空间几何表征: 介绍了如何将离散的、不规则的结构面转化为可用于数值计算的几何实体。内容涵盖了基于点云数据的三角剖分技术、基于GIS/RS数据的空间插值方法,以及描述结构面空间关系的拓扑学原理(如相邻关系、交线追踪)。特别强调了离散裂隙网络(DFN)模型的建立流程,包括裂隙的起点、终点、法向量、张开度等关键参数的数字化处理。 第二部分:网络模型的构建与演化 本部分是全书的核心技术章节,详细介绍了如何从宏观地质信息过渡到微观的、可计算的三维网络模型。 随机网络生成算法: 详尽阐述了多种主流的随机三维网络生成算法,包括基于随机路径生成法、基于泊松过程的空间嵌入法。重点对比了这些算法在保证几何保真度与计算效率之间的权衡。讨论了如何通过引入非均匀性因子和各向异性约束,使生成的网络模型更贴近真实地质体的结构特征。 网络连通性分析: 结构面的连通性是决定岩体宏观渗透性和稳定性的关键。本章引入了图论和网络拓扑学的概念,用于分析网络中的单元体(岩块)数量、平均自由路径长度、渗透性通道的识别。介绍了基于渗流理论的方法来评估网络在不同应力状态下的连通性变化。 应力-结构面交互作用: 探讨了外部荷载(如开挖、地震)作用下,结构面网络如何发生几何演化。包括裂隙的闭合、张开、扩展和剪切滑移的机制。引入了基于接触面模型(Contact Model)的数值模拟方法,用以描述结构面上的非线性应力-位移关系。 第三部分:数值模拟与宏观力学行为 本部分将前述的三维网络模型应用于宏观岩体工程力学的模拟与预测。 多尺度模拟方法: 明确区分了离散元法(DEM)、扩展有限元法(XFEM)和基于结构面网络的有限元/离散元耦合方法(FEM/DEM Hybrid)在岩体工程中的适用性。重点讲解了如何利用三维网络模型作为输入,直接驱动DEM或XFEM的计算域,实现对岩体变形、破坏过程的精细化模拟。 岩体强度与变形参数的确定: 阐述了如何通过对代表性体积单元(RVE)尺度的网络模型进行一系列标定性加载试验,反演出等效连续介质所需的宏观强度参数(如内摩擦角、粘聚力、变形模量)。这一过程有效解决了传统经验公式在结构面产状复杂情况下的局限性。 渗流与力耦合分析: 深入研究了水-岩体结构面网络间的耦合作用。包括水压力对结构面有效应力的影响、裂隙内水的渗流速度计算(考虑非线性渗流效应),以及在水力压裂或地下水降深背景下,结构面网络失稳的判据。 第四部分:工程应用实例 本书的最后一部分展示了三维网络模拟技术在实际岩土工程中的具体应用案例,以验证理论和方法的有效性。 边坡稳定性分析: 针对复杂结构面条件下的高边坡,利用三维网络模型模拟了潜在滑面群的形成过程,预测了不同降雨或地震荷载下的极限平衡条件和失稳模式,并提出了针对性的加固建议。 地下洞室围岩控制: 针对深埋隧道和硐室,分析了结构面网络与开挖扰动场之间的相互作用。重点讨论了如何通过网络模拟来优化支护参数(如锚杆的长度、间距和预应力),以控制围岩的松弛和收敛变形。 地热/油气开采中的渗透性评价: 在能源工程中,结构面网络是控制储层渗透性的主要因素。本章展示了如何利用DFN模型进行流体流动模拟,评估工程活动(如注水、压裂)对原有网络连通性和有效渗透率的影响。 本书内容结构严谨,理论阐述详实,结合大量的工程算例和图件,是理解和掌握岩体结构面三维网络模拟技术的权威性参考资料。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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拿到这本书时,我首先被它的专业性所震撼。这本书的排版非常严谨,每一页的文字都密密麻麻,但布局却保持着教科书般的清晰。我翻阅了一些章节的目录,发现它似乎涵盖了从基础的结构面描述、离散元方法到高级的断裂力学分析等多个维度。对于一个在岩土工程领域摸爬滚打多年的工程师来说,这种系统性的知识梳理是非常宝贵的。我特别关注其中关于“网络”构建的部分,因为在实际项目中,如何将不规则的岩体结构面转化为可计算的网络模型,往往是决定模拟准确性的关键瓶颈。我希望这本书能详细阐述不同网络模型的优缺点,以及在不同尺度下(从宏观到微观)应该如何选择最合适的模拟策略。如果书中能提供一些编程实现上的思路或者伪代码,那就更棒了,这将极大地提升其作为工具书的价值。总而言之,这本书的广度和深度,让人感觉它更像是一部领域的权威参考手册,而非一般的科普读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计虽然专业,但整体色调偏冷硬,这可能使得一些对纯理论不那么热衷的读者会产生距离感。不过,作为一名试图将最新研究成果应用于实际的设计工作中的人,我更看重的是其内在的知识密度。我设想这本书的某个章节会深入讲解如何使用高分辨率的三维扫描数据来驱动岩体结构的重建过程,这在近年来随着三维激光扫描技术的发展变得越来越重要。我希望能看到作者对不同尺度下结构面接触面特性的模拟方法进行对比分析,比如粗糙度、充填物的影响等,这些细微的差别往往决定了岩体的整体强度和变形模式。如果书中能提供一个清晰的逻辑主线,引导读者从最基本的几何描述过渡到复杂的应力分析和破坏预测,那这本书的教学价值将得到极大的提升。毕竟,结构面的微观特征如何宏观地影响边坡的失稳,这是我们工程师最关心的问题之一。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题本身就带着一种前沿科技的意味,它暗示着作者试图用现代计算机科学的工具来解决地质学中长久以来的难题。我非常好奇书中对于“网络”的定义是否超越了简单的拓扑连接,是否深入探讨了网络中节点和边的力学属性如何被精确地赋予和计算。我猜测,书中必然会详细介绍有限元法、离散元法或更高阶的模拟技术在处理这种复杂非连续体时的优势和局限性。我尤其希望能看到作者对于不同荷载条件下(如地震动、水力耦合)结构面网络响应的独到见解,因为这些动态过程往往是最难精确建模的。如果作者能提供一些经过严格验证的算例,特别是那些能解释复杂现场现象的案例,那这本书的价值将是无可替代的。它不应该仅仅是一本介绍方法的书,更应该是一本关于如何“思考”岩体结构的书,指导我们如何用现代化的工具去理解地球内部的复杂系统。

评分☆☆☆☆☆

说实话,我对这本书的期待非常高,因为它触及了岩石力学中最难处理的随机性和非均质性问题。我个人在处理复杂断层带或多组节理系统的工程问题时,经常感到力不从心,因为传统的解析方法往往需要过度简化,导致结果失真。因此,我迫切希望这本书能提供一套系统化的、基于概率论和统计学的模拟框架。例如,在描述节理的分布和产状时,如何有效地从现场勘测数据中提取出可靠的参数,并将其融入到三维网络模型中,这方面的内容至关重要。我尤其感兴趣的是,书中是否探讨了如何将数值模拟的结果与现场监测数据进行实时反馈和迭代修正,形成一个闭环的工程优化流程。如果这本书能提供一套将理论严谨性与工程实用性完美结合的范例,那么它对整个行业的推动作用将是不可估量的。我希望作者能用一种既能满足理论研究者,又不至于让一线工程师望而却步的语言风格来撰写。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很吸引人,那种深邃的蓝色调和几何线条的组合,让人一下就联想到地质的深邃与复杂性。虽然我还没来得及细读内容,但光是看着书脊上的标题,我就能感受到它蕴含的巨大信息量。我猜想,这本书的作者一定是在这个领域有着深厚的学术背景和丰富的实践经验。从“三维网络模拟”这几个词来看,它可能涉及了许多前沿的计算方法和可视化技术,这对于我们理解岩体的复杂结构绝对是至关重要的。我期待书中能有大量精美的三维模型和详细的案例分析,最好能配上一些直观的流程图,这样即使是初次接触这个领域的读者,也能快速抓住核心概念。特别是“工程应用”这部分,我希望它能提供一些切实可行的解决方案,比如在隧道开挖、边坡稳定性分析中,如何利用这些理论指导实际工作,而不是停留在纯粹的理论探讨。这本书的厚度也令人印象深刻,这表明它对每一个概念的阐述都极为详尽,绝不是走马观花式的介绍。我希望能从中学习到构建和分析岩体结构面的新思路。

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作者比较用心,本书比较有用

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