地下工程結(jié)構(gòu)往往受到溫度、應(yīng)力、滲流和化學等多場因素的耦合作用，這些耦合作用對地下工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成了重要影響。本書主要介紹在地下工程巖石和混凝土多場耦合試驗方法、本構(gòu)理論、數(shù)值分析方法和工程應(yīng)用等方面的一些**研究成果。按照從單場到多場耦合、先試驗后理論的步驟，分別介紹砂巖的礦物成分、力學、熱學等各個單場特性，分析熱處理對花崗巖力學、熱學和滲流等特性的影響機理，酸堿性溶液滲透侵蝕下花崗巖裂隙流變機理與二氧化碳和咸水滲流作用下砂巖的流變機理。同時，在試驗基礎(chǔ)上分別建立巖石各向異性熱學參數(shù)本構(gòu)模型、多孔巖石HMC耦合本構(gòu)模型和混凝土應(yīng)力-化學侵蝕耦合模型，研究巖石和混凝土材料在應(yīng)力、滲流、化學等耦合作用下的變形、滲透性、熱傳導系數(shù)與熱膨脹系數(shù)等演化規(guī)律，并對高放廢物地質(zhì)處置工程巷道襯砌的長期穩(wěn)定性進行了評估。
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目 錄
前 言
第1章 緒論1
1.1 工程背景1
1.2 相關(guān)研究進展和基礎(chǔ)2
1.2.1 巖石的力學特性2
1.2.2 HM耦合4
1.2.3 TM耦合6
1.2.4 THMC耦合10
1.2.5 混凝土材料的耐久性12
1.3 本章小結(jié)18
參考文獻19
第2章 含層理砂巖力學、波速和熱學特性研究34
2.1 引言34
2.2 試樣準備34
2.3 試驗儀器簡介35
2.4 砂巖的熱力學試驗39
2.4.1 單軸壓縮試驗39
2.4.2 熱膨脹系數(shù)測試試驗41
2.4.3 縱波波速測試43
2.5 試驗數(shù)據(jù)分析43
2.6 本章小結(jié)45
參考文獻45
第3章 TM耦合條件下花崗巖物理力學特性研究48
3.1 引言48
3.2 TM耦合條件下花崗巖物性試驗49
3.2.1 試樣加工及熱處理方法49
3.2.2 高溫處理后的花崗巖常規(guī)物理參數(shù)測試51
3.2.3 微觀測試試驗研究56
3.2.4 試驗數(shù)據(jù)分析65
3.3 TM耦合條件下花崗巖力學特性66
3.3.1 三軸試驗系統(tǒng)66
3.3.2 靜水壓力試驗67
3.3.3 常規(guī)主軸壓縮試驗74
3.3.4 試驗數(shù)據(jù)分析82
3.4 本章小結(jié)88
參考文獻89
第4章 花崗巖流變特性研究91
4.1 引言91
4.2 試驗準備92
4.2.1 試樣的制備92
4.2.2 試驗設(shè)備92
4.2.3 化學溶液配制92
4.3 三軸壓縮試驗93
4.4 高溫作用后花崗巖流變特性95
4.4.1 流變試驗方案95
4.4.2 流變試驗結(jié)果95
4.4.3 試驗結(jié)果分析99
4.5 MC耦合條件下花崗巖流變試驗103
4.6 本章小結(jié)110
參考文獻110
第5章 CO2-砂巖-咸水的HMC耦合試驗研究111
5.1 引言111
5.2 以往試驗結(jié)果總結(jié)111
5.2.1 砂巖試樣概況112
5.2.2 力學性質(zhì)112
5.2.3 破壞過程中滲透率的變化情況113
5.2.4 pH對巖石礦物溶解以及孔釀發(fā)育的影響113
5.2.5 HMC耦合試驗115
5.3 純CO2或CO2-咸水混合物注入下的流變試驗115
5.3.1 試驗準備116
5.3.2 純CO2注入下的流變試驗117
5.3.3 CO2-咸水混合物注入下的流變試驗118
5.4 CO2-砂巖-咸水反應(yīng)后的壓痕試驗119
5.5 試驗數(shù)據(jù)分析121
5.6 本章小結(jié)123
參考文獻123
第6章 巖石TM耦合本構(gòu)模型127
6.1 引言127
6.2 TM耦合模型框架 128
6.3 有效熱學參數(shù)129
6.3.1 有效導熱系數(shù)130
6.3.2 有效熱膨脹系數(shù)131
6.4 裂紋分布及裂隙流體對巖石有效熱傳導特性的影響132
6.4.1 裂紋方位的影響133
6.4.2 裂隙流體的影響135
6.5 應(yīng)力狀態(tài)對巖石有效熱傳導特性的影響136
6.6 本章小結(jié)140
參考文獻140
第7章 砂巖HMC耦合本構(gòu)模型143
7.1 前言143
7.2 模型框架143
7.3 砂巖的HMC試驗結(jié)果145
7.4 砂巖HMC耦合模型147
7.4.1 力學模型147
7.4.2 質(zhì)量傳輸模型149
7.4.3 孔隙度和化學損傷的演化151
7.4.4 孔隙力學模型152
7.5 模型應(yīng)用152
7.5.1 數(shù)值計算方法152
7.5.2 化學溶解過程的數(shù)值模擬153
7.5.3 瞬時力學行為模擬155
7.5.4 粘塑性力學行為模擬157
7.5.5 HMC耦合行為模擬158
7.6 本章小結(jié)159
參考文獻160
第8章 水泥基材料MC耦合作用下短期與長期性質(zhì)模型研究163
8.1 引言163
8.2 模型框架164
8.2.1 狀態(tài)變量和狀態(tài)準則164
8.2.2 塑性和流變特性165
8.2.3 力學損傷166
8.2.4 化學損傷166
8.3 鋼纖維混凝士材料的特殊模型166
8.3.1 彈塑性損傷模型167
8.3.2 流變模型169
8.3.3 漫出模型169
8.4 模型應(yīng)用172
8.4.1 拉伸和彎曲試驗的模擬173
8.4.2 壓縮流變和彎曲流變模擬174
8.4.3 硝酸鍍侵蝕后單軸拉伸和四點彎曲試驗的模擬176
8.4.4 化學侵蝕下壓縮流變和四點彎曲流變的模擬178
8.5 本章小結(jié)180
參考文獻181
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