Time Effects in Rock Mechanics (Materials Modelling & computation) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Wiley

作者:N. D. Cristescu

出品人:

页数:350

译者:

出版时间:1998-01

价格:USD 300.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780471955177

丛书系列:

图书标签:

非常想读
Rock Mechanics
Time-Dependent Behavior
Materials Modeling
Computational Mechanics
Fracture Mechanics
Geomechanics
Creep
Viscoelasticity
Damage Mechanics
Numerical Methods

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具体描述

The world requires an increasing number of underground facilities for applications such as storage, waste repositories and traffic. Accurate prediction of the stability and deformation of these facilities is essential, and calls for model calculations using reliable and comprehensive constitutive equations describing the mechanical behaviour of the rocks involved, particularly the time-dependent effects. Here the authors combine their knowledge and personal experience in this field to encourage the practical use of material laws based on a sound physical and mathematical basis. Further discussion and research on the time-dependent behaviour of rocks and related materials is supported in the text by more than 200 figures. The text covers elasticity, creep, dilatancy, creep failure and short term failure, experimental techniques and test results, micromechanical deformation mechanisms, viscoplasticity and computation using appropriate constitutive equations, including many fundamental model calculations. Rock mechanics incorporates aspects of many disciplines including structural geology, soil mechanics, material sciences, civil, mining and petroleum engineering, seismology and geophysics. This book will therefore find a wide appreciation amongst engineers, researchers and graduate students in these and other related areas.

岩石力学中的时间效应导论岩石，作为地球的重要组成部分，其力学行为并非一成不变，而是随着时间的推移而发生复杂的演变。这种时间依赖性，即“时间效应”，在岩石力学领域具有至关重要的意义。它深刻影响着岩体的变形、强度、渗透性以及最终的破坏模式，直接关系到工程结构的安全性和稳定性。从地下开挖到高坝建设，从能源开发到环境监测，对岩石时间效应的理解和模拟，是进行精确工程设计、风险评估和长期预测的基础。本书《岩石力学中的时间效应》深入探讨了岩石在不同时间尺度下的力学响应，系统梳理了相关的理论模型、实验方法和计算技术。我们旨在为读者提供一个全面而深入的视角，揭示岩石内在的时间依赖性机制，并探讨其在实际工程中的具体应用。核心内容概述本书的核心在于对岩石力学中时间效应的各个方面进行详尽的阐述。具体内容涵盖但不限于以下几个主要方面： 1. 蠕变行为与松弛现象：蠕变（Creep）：岩石在恒定应力作用下随时间推移而发生的长期变形。本书将深入分析蠕变的三个阶段（初蠕变、稳态蠕变、加速蠕变）及其内在的微观机制，如位错运动、颗粒重排、流体迁移等。我们将讨论不同类型的岩石（如砂岩、页岩、花岗岩、盐岩等）在不同温度、应力和孔隙压力下的蠕变特性差异，并介绍描述蠕变行为的经典和现代本构模型，包括幂律蠕变、指数蠕变、以及基于微观机制的唯象模型。应力松弛（Stress Relaxation）：岩石在恒定应变作用下，应力随时间推移而减小的现象。本书将阐述应力松弛与蠕变之间的内在联系，并介绍描述松弛行为的数学模型。我们将探讨松弛过程对岩体预应力、掘进支护效果以及长期稳定性评估的影响。 2. 疲劳与循环加载：岩石疲劳（Rock Fatigue）：岩石在反复循环加载作用下，即使应力水平远低于静载强度，也可能发生破坏的现象。本书将详细介绍岩石疲劳的试验方法，分析循环加载幅值、频率、加载波形以及环境因素（如含水率、温度）对岩石疲劳寿命的影响。我们将讨论疲劳裂纹的萌生、扩展以及最终断裂的机理，并介绍用于预测岩石疲劳寿命的统计模型和损伤力学模型。动态加载响应：探讨岩石在地震、爆破等快速加载条件下的动力学行为。本书将关注应力波的传播、岩石的动力强度、能量耗散等问题，并介绍描述岩石动态力学行为的数值模型。 3. 时间相关的强度与破坏：时效性强度（Time-Dependent Strength）：岩石的抗剪强度和抗压强度会随着时间的推移而发生变化。本书将重点研究长时加载下的强度降低现象，即“时间效应强度”。我们将探讨岩石在不同应力路径和加载速率下的强度演化规律，并介绍相关的试验方法和强度准则。蠕变断裂（Creep Fracture）：岩石在蠕变过程中最终发生破坏的模式，其与静载荷下的瞬时断裂具有显著的区别。本书将分析蠕变断裂的先兆特征，如裂纹的加速扩展、微观结构的变化等，并探讨预测蠕变断裂发生时间的模型。 4. 水-岩相互作用与孔隙压力效应：水饱和度对时间效应的影响：水是影响岩石时间效应的重要介质。本书将深入探讨水的吸湿、溶蚀、膨胀、软化等作用如何改变岩石的微观结构和宏观力学响应。特别是关注含水岩石的蠕变加速、强度降低以及渗透性变化。孔隙压力（Pore Pressure）的动态演变：孔隙压力在岩石中的变化对岩体的有效应力起着决定性作用，进而影响其力学行为。本书将研究在渗透性岩体中，孔隙压力的扩散、累积以及其与蠕变、渗透率耦合演化的过程。 5. 损伤力学与本构模型：损伤力学（Damage Mechanics）：采用损伤变量来描述岩石内部微观结构（如微裂纹、孔洞）的演化，并将损伤与宏观力学响应联系起来。本书将介绍不同损伤模型在描述岩石蠕变、疲劳和时间相关强度变化中的应用，以及损伤累积与时间效应之间的定量关系。高级本构模型（Advanced Constitutive Models）：介绍一系列能够捕捉岩石复杂时间效应的本构模型。这包括基于连续介质损伤力学的模型、多相介质模型、以及考虑微观机制的唯象模型。我们将讨论这些模型的物理基础、数学形式以及在数值模拟中的实现方法。 6. 数值模拟与计算方法：数值分析技术的应用：探讨如何利用有限元法（FEM）、离散元法（DEM）等数值模拟技术来分析岩石的时间效应。本书将重点介绍如何在数值模型中耦合本构方程、考虑时间相关的边界条件和初始条件，以及如何进行长期模拟以预测岩体的变形和稳定性。高性能计算在岩石力学中的作用：随着计算能力的提升，复杂岩石力学问题的数值模拟变得越来越可行。我们将讨论如何利用并行计算、GPU加速等技术来处理大规模、长时间尺度的岩石力学问题。 7. 工程应用案例分析：地下工程（隧道、采矿）：分析蠕变和松弛对隧道支护系统、采矿采空区稳定性的影响，以及如何通过合理的支护设计和开挖顺序来应对时间效应。能源工程（石油、天然气、地热）：探讨注水、抽采等过程对储层岩石力学性质的时间依赖性影响，以及长期运行下储层稳定性的问题。水利工程（大坝、边坡）：研究大坝填筑、蓄水过程中的岩体蠕变，以及边坡长期滑动的可能性，并评估时间效应在边坡稳定性分析中的重要性。核废料储存库：强调在深部地下环境中，岩体材料的时间效应对核废料储存库长期安全性的关键影响。本书特色系统性与全面性：本书从基础理论到前沿研究，从实验观测到数值模拟，全面涵盖了岩石时间效应的各个重要方面。深入的理论探讨：详细阐述各种时间效应的物理机制和数学描述，为读者提供坚实的理论基础。丰富的实例应用：通过多个工程领域的案例分析，展示时间效应在实际工程问题中的重要性及其解决策略。前沿计算方法：介绍最新的数值模拟技术和本构模型，为研究者和工程师提供解决复杂问题的工具。多学科交叉：融合了岩石力学、材料科学、计算力学、土力学等多个学科的知识。目标读者本书适合以下读者：岩土工程师、矿业工程师、土木工程师：在进行地下工程、边坡工程、能源工程等项目设计与施工时，需要深入理解岩石时间效应，以确保工程安全与经济性。地质工程师、地球物理学家：在研究地壳运动、地质灾害（如滑坡、地震）的长期演化过程时，需要考虑岩石的时间依赖性。材料科学家、力学研究人员：对岩石材料的复杂力学行为，特别是其在时间尺度上的演化规律感兴趣的研究者。高校相关专业研究生和高年级本科生：作为深入学习岩石力学高级内容的教材或参考书。通过阅读本书，读者将能够深刻理解岩石在时间维度上的“生命力”，掌握分析和预测其复杂力学行为的关键技术，从而在各类工程实践中做出更明智、更安全的决策。