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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 国内外变形局部化的研究现状3

1.2.1 变形局部化的理论研究现状3

1.2.2 变形局部化的实验研究现状10

1.2.3 变形局部化的数值分析方法研究现状15

1.2.4 变形局部化的观测手段17

1.3 本书的研究方法与内容18

第2章 三向压缩应力状态下软岩失稳破坏的研究19

2.1 岩石等围压三轴压缩实验研究19

2.1.1 岩石试件物理特性及实验设备19

2.1.2 岩石三轴压缩实验20

2.2 岩石失稳破坏过程中的损伤25

2.2.1 单轴压缩状态岩石损伤演化规律25

2.2.2 岩石损伤本构模型30

2.2.3 岩石裂纹的分形特征31

2.3 岩石破裂的重正化群模型34

2.3.1 单元强度的统计分布34

2.3.2 岩石失稳破坏的临界点及其重正化预测35

2.4 本章小结42

第3章 岩石变形局部化的自组织临界特征43

3.1 单向应力状态下岩石细观断裂演化的自组织特征44

3.2 BTW沙堆元胞自动机模型50

3.3 岩石材料变形局部化面内损伤断裂的沙堆元胞自动机模拟52

3.3.1 沙堆动力学规则52

3.3.2 损伤因子的模拟计算53

3.3.3 裂纹扩展能量释放率的模拟计算54

3.3.4 变形局部化平面内损伤断裂演化沙堆模型的计算机模拟55

3.4 本章小结60

第4章 软岩变形局部化的光测实验研究61

4.1 光测技术的研究现状61

4.2 常用的光测方法63

4.2.1 白光散斑63

4.2.2 激光散斑64

4.2.3 数字散斑66

4.3 激光散斑测量方法用于岩石变形测量的可行性68

4.4 实验装置及实验方法69

4.4.1 试件69

4.4.2 实验装置69

4.4.3 实验方法70

4.5 实验结果分析71

4.5.1 加载全过程曲线71

4.5.2 变形局部化带形成过程72

4.5.3 细观裂纹周围的局部变形场79

4.5.4 变形局部化带倾角的变化81

4.6 本章小结81

第5章 平面应变条件下泥砂岩变形局部化的实验研究83

5.1 引言83

5.2 实验设备与装置83

5.2.1 压力室及试件83

5.2.2 实验过程86

5.2.3 实验结果分析88

5.3 本章小结95

第6章 岩石弹塑性本构模型及变形局部化的力学模型97

6.1 岩石的局部化破坏与剪切带97

6.1.1 散粒体材料的变形局部化模式99

6.1.2 弹塑性岩土材料的变形局部化99

6.2 岩石材料的弹塑性硬化本构模型101

6.3 局部化剪切带的力学模型105

第7章 岩石变形局部化的分叉研究112

7.1 岩土材料分叉研究概述112

7.2 材料的失稳判据114

7.2.1 Drucker公设下的失稳准则114

7.2.2 Hill分叉准则115

7.2.3 极限点分叉准则115

7.2.4 经典的不连续分叉准则116

7.2.5 丧失强椭圆性准则117

7.2.6 分叉准则小结117

7.3 材料分叉的两种类型118

7.3.1 连续分叉119

7.3.2 不连续分叉120

7.4 基于岩石硬化本构模型的局部化分叉分析121

7.5 岩石变形局部化的连续硬化分叉准则125

7.5.1 岩石弹塑性响应分叉临界值126

7.5.2 岩石的弹塑性局部化准则及相应的方位角127

7.6 本章小结138

第8章 基于梯度塑性理论的岩石变形局部化研究139

8.1 岩石的梯度塑性本构模型139

8.2 局部化带的梯度塑性分析141

8.3 基于Mises屈服准则的梯度塑性局部化分析142

第9章 岩石变形局部化及剪切带形成的数值分析149

9.1 数值分析的理论基础149

9.2 基于RFPA2D的局部化剪切带演化数值分析151

9.2.1 RFPA数值实验模型151

9.2.2 数值模拟结果及分析153

9.2.3 软岩平面应变条件下局部化剪切带形成的全过程163

参考文献168