硬岩板裂化及其錨固機制（簡體書）

本書圍繞硬岩板裂化機理、模型及板裂化錨固機制等前沿基礎問題開展系統深入的研究，在理論、方法及工程應用等方面均取得了重要進展。本書介紹硬岩板裂化的工程尺度特徵和板裂化岩爆特徵，詳細闡述板裂化類型、機理及其發生的應力條件、板裂化力學模型與數值模擬方法、板裂化形態特徵的影響因素及影響規律、板裂化岩爆機制及傾向性、板裂化破壞錨固機制等系統性研究成果，並結合錦屏二級水電站深埋水工隧洞工程實踐進行了現場應用。研究成果可為我國深部工程安全建設、深部資源安全開採提供有力的技術保障，同時也可豐富深部岩體力學理論。

目 錄
第1章 緒論 1
1.1 深埋硬岩板裂化與板裂化岩爆 3
1.1.1 板裂化現象與概念 3
1.1.2 板裂化岩爆的概念 7
1.2 研究現狀 9
1.2.1 板裂化機理與力學模型 9
1.2.2 板裂化岩爆 18
1.2.3 錨杆錨固機理及止裂效應 23
第2章 工程尺度圍岩板裂化特徵 28
2.1 板裂化形態描述指標 28
2.2 工程尺度圍岩板裂化分佈特徵 30
2.2.1 概述 30
2.2.2 沿隧洞洞周切線方向板裂化形態特徵 32
2.2.3 沿隧洞圍岩徑向方向板裂化形態特徵 35
2.2.4 沿隧洞開挖方向板裂化形態特徵 42
2.3 小結 43
第3章 板裂化類型、機理及其應力條件 45
3.1 硬脆性岩石室內試驗綜述 45
3.2 室內大理岩試樣破壞形態和破壞機制 50
3.2.1 試驗試樣和試驗設備 50
3.2.2 試樣宏觀破壞形態及其應力條件 51
3.2.3 試樣破裂面微觀形態及破裂機制 63
3.3 基於彈性理論的隧洞圍岩應力狀態 65
3.4 硬脆性岩石板裂化類型和應力條件 71
3.5 小結 72
第4章 板裂化力學模型與數值模擬方法 74
4.1 板裂化力學模型 74
4.1.1 初始屈服準則研究 74
4.1.2 塑性勢函數和應變軟化過程 87
4.2 板裂化數值模擬方法 89
4.2.1 力學模型的數值實現 89
4.2.2 抗拉強度非均質的數值實現 89
4.2.3 板裂化破壞的表徵方法FAI 91
4.3 力學模型的算例驗證和單元網格的影響 91
4.3.1 對加拿大Mine-by 試驗洞板裂化破壞的模擬驗證 91
4.3.2 對錦屏二級水電站試驗支洞圍岩板裂化破壞的模擬驗證 93
4.3.3 計算參數和單元網格的影響 97
4.4 小結 100
第5章 板裂化形態特徵影響因素及影響規律 101
5.1 開挖斷面曲率半徑對板裂化形態的影響 101
5.1.1 試驗概況 101
5.1.2 試驗結果 103
5.1.3 開挖斷面曲率半徑對板裂化的影響分析 106
5.2 基於數值計算結果的板裂化影響因素分析 108
5.2.1 地應力對板裂化形態的影響 109
5.2.2 岩體空間變異性對板裂化形態的影響 112
5.2.3 開挖過程對板裂化形態的影響 121
5.3 小結 124
第6章 板裂化岩爆發生機制及傾向性分析方法 125
6.1 工程現場板裂化岩爆特徵 125
6.1.1 錦屏二級水電站岩爆統計 125
6.1.2 板裂化形態特徵與板裂化岩爆的關係 129
6.1.3 典型板裂化岩爆案例 131
6.2 板裂化岩爆發生機制和類型討論 132
6.3 板裂化岩爆模擬試驗 135
6.3.1 試驗概況 135
6.3.2 試驗結果 138
6.3.3 礦柱型岩爆機制和岩爆能量源的討論 146
6.4 基於突變理論的板裂化岩爆傾向性分析 149
6.4.1 力學模型簡化 149
6.4.2 單塊岩板的突變分析 150
6.4.3 組合岩板的突變分析 153
6.4.4 准靜力條件下岩爆傾向性分析 155
6.4.5 動力擾動下岩爆傾向性分析 157
6.5 小結 159
第7章 板裂化錨杆錨固機制 160
7.1 不同錨固形式錨杆錨固止裂機制 160
7.1.1 試驗概況 160
7.1.2 含不同傾角預製裂隙試樣變形破壞特性 164
7.1.3 預應力錨杆及全長黏結式錨杆錨固止裂效應 171
7.1.4 錨固止裂機制 179
7.2 板裂化預應力錨杆錨固機制 183
7.2.1 試驗方案 184
7.2.2 試驗結果分析 184
7.2.3 錨固機制 192
7.3 小結 194
參考文獻 195
附圖 209