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《含地下洞室的巖石邊坡力學響應特性與穩定性研究》利用振動臺模型試驗、數值類比與理論分析等手段，系統介紹含地下洞室巖石邊坡在施工過程與地震作用下的力學響應規律與穩定性分析方法。《含地下洞室的巖石邊坡力學響應特性與穩定性研究》共9章，主要內容包括含地下洞室巖石邊坡施工過程有限元模擬分析、含地下採空區巖石邊坡Surpac-FLAC3D分析、含隧道巖石邊坡振動臺模型試驗技術、基於振動臺模型試驗的含單洞隧道巖石邊坡和含小淨距隧道巖石邊坡的地震響應特性、基於MIDAS GTS/NX的含單洞隧道巖石邊坡和含小淨距隧道巖石邊坡的地震響應特性與穩定性分析，以及含地下洞室(群)巖石邊坡的極限分析法。
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巖石,邊坡穩定性,研究
目次
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 邊坡失穩實例、類型與影響因素 2
1.2.1 邊坡失穩實例 2
1.2.2 邊坡失穩類型與影響因素 3
1.3 含地下洞室的巖石邊坡穩定性研究現狀與分析 7
1.4 本書主要內容 8
參考文獻 9
第2章 含地下洞室巖石邊坡施工過程有限元模擬分析 11
2.1 彈塑性基本理論 11
2.1.1 屈服準則 11
2.1.2 加工硬化規律 12
2.1.3 流動法則 12
2.1.4 彈塑性模量矩陣 13
2.2 有限元基本理論 13
2.2.1 有限元法概述 13
2.2.2 四邊形等參元 14
2.3 開挖效應的模擬 14
2.4 強度折減法計算邊坡安全係數 17
2.4.1 有限元強度折減法 17
2.4.2 邊坡安全係數取值標準 18
2.5 含矩形地下採空區巖石邊坡施工過程有限元模擬 18
2.5.1 工程概況 18
2.5.2 室內力學試驗與試驗結果的工程處理 20
2.5.3 有限元程序設計 23
2.5.4 有限元計算模型 24
2.5.5 計算結果分析 27
2.6 本章小結 45
參考文獻 46
第3章 含地下採空區巖石邊坡Surpac-FLAC3D分析 48
3.1 FLAC3D與強度折減原理 48
3.1.1 FLAC3D原理 48
3.1.2 強度折減原理 51
3.2 地下採空區三維建模技術 51
3.2.1 Surpac軟件介紹 51
3.2.2 地下採空區的三維地質模型 52
3.3 基於Surpac建模的採空區與露天開採邊坡相互影響的FLAC3D分析 54
3.3.1 計算模型 54
3.3.2 計算方案 55
3.3.3 計算結果分析 57
3.4 本章小結 71
參考文獻 72
第4章 含隧道巖石邊坡振動臺模型試驗技術 73
4.1 試驗設備與測試元件 73
4.1.1 振動臺系統 73
4.1.2 測試元件 74
4.2 模型試驗相似關係 75
4.2.1 相似理論 75
4.2.2 模型相似關係設計 76
4.3 振動臺模型試驗的設計 77
4.3.1 模型箱設計與邊界處理 77
4.3.2 模型設計與傳感器佈置 78
4.3.3 地震波載入方案 80
4.4 本章小結 83
參考文獻 84
第5章 基於振動臺模型試驗的含單洞隧道巖石邊坡地震響應特性 85
5.1 高程對含隧道巖石邊坡加速度響應規律的影響 85
5.1.1 高程對邊坡水準向加速度響應規律的影響 85
5.1.2 高程對邊坡豎向加速度響應規律的影響 88
5.2 地震波類型和載入方式對含隧道巖石邊坡加速度響應規律的影響 90
5.2.1 地震波類型和載入方式對邊坡水準向加速度響應規律的影響 90
5.2.2 地震波類型和載入方式對邊坡豎向加速度響應規律的影響 94
5.3 激振強度對含隧道巖石邊坡加速度響應規律的影響 97
5.3.1 激振強度對邊坡水準向加速度響應規律的影響 97
5.3.2 激振強度對邊坡豎向加速度響應規律的影響 99
5.4 含隧道巖石邊坡動位移響應特性 102
5.5 本章小結 104
參考文獻 105
第6章 基於振動臺模型試驗的含小淨距隧道巖石邊坡地震響應特性 106
6.1 水準向加速度響應基本規律 106
6.2 豎向加速度響應基本規律 110
6.3 地震波類型對含小淨距隧道巖石邊坡加速度響應規律的影響 114
6.3.1 地震波類型對邊坡水準向加速度響應規律的影響 114
6.3.2 地震波類型對邊坡豎向加速度響應規律的影響 117
6.4 激振方向和激振強度對含小淨距隧道巖石邊坡加速度響應規律的影響 120
6.4.1 激振方向對邊坡加速度響應規律的影響 120
6.4.2 激振強度對邊坡加速度響應規律的影響 121
6.5 含小淨距隧道巖石邊坡的動位移響應基本規律 122
6.6 本章小結 126
參考文獻 127
第7章 基於MIDAS GTS/NX的含單洞隧道巖石邊坡地震響應特性與穩定性分析 128
7.1 有限元動力分析基本原理 128
7.1.1 動力響應分析方法 128
7.1.2 有限元強度折減法 129
7.1.3 動力響應模型邊界條件處理 130
7.2 下伏隧道層狀巖質邊坡地震動力數值模擬 131
7.2.1 邊坡概況 131
7.2.2 計算模型 131
7.2.3 測點佈置和地震波的選取 132
7.3 下伏隧道對層狀巖質邊坡地震響應的影響分析 134
7.3.1 振動臺模型試驗與數值類比結果對比分析 134
7.3.2 有無隧道的層狀巖質邊坡地震響應數值模擬比較 139
7.4 本章小結 152
參考文獻 152
第8章 基於MIDAS GTS/NX的含小淨距隧道巖石邊坡地震響應特性與穩定性分析 153
8.1 數值類比模型的建立 153
8.1.1 計算模型與邊界條件 153
8.1.2 計算參數確定與測點佈置 155
8.1.3 地震波輸入與載入方案 155
8.2 振動臺模型試驗與數值類比結果對比分析 156
8.3 地震作用下含小淨距隧道邊坡的動力響應規律 160
8.3.1 水準向位移響應 161
8.3.2 加速度響應 163
8.3.3 邊坡應力場分析 166
8.3.4 塑性區及安全係數 169
8.3.5 有無隧道的巖石邊坡地震響應比較 171
8.4 地震動參數對含小淨距隧道邊坡動力響應的影響 176
8.4.1 地震波類型的影響 176
8.4.2 振幅的影響 176
8.4.3 頻譜的影響 177
8.4.4 持續時間的影響179
8.5 本章小結 180
參考文獻 181
第9章 含地下洞室(群)巖石邊坡的極限分析法 182
9.1 塑性極限分析上限定理及擬靜力法 182
9.2 含單洞隧道邊坡模型的建立 183
9.3 塑性極限分析能耗計算 185
9.3.1 外力功率 185
9.3.2 內能耗散功率 191
9.4 地震穩定性影響因素的敏感性分析 194
9.4.1 計算結果對比 194
9.4.2 影響因素敏感性分析 195
9.5 水準屈服加速度係數影響因素的敏感性分析 198
9.6 本章小結 202
參考文獻 203
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 邊坡失穩實例、類型與影響因素 2
1.2.1 邊坡失穩實例 2
1.2.2 邊坡失穩類型與影響因素 3
1.3 含地下洞室的巖石邊坡穩定性研究現狀與分析 7
1.4 本書主要內容 8
參考文獻 9
第2章 含地下洞室巖石邊坡施工過程有限元模擬分析 11
2.1 彈塑性基本理論 11
2.1.1 屈服準則 11
2.1.2 加工硬化規律 12
2.1.3 流動法則 12
2.1.4 彈塑性模量矩陣 13
2.2 有限元基本理論 13
2.2.1 有限元法概述 13
2.2.2 四邊形等參元 14
2.3 開挖效應的模擬 14
2.4 強度折減法計算邊坡安全係數 17
2.4.1 有限元強度折減法 17
2.4.2 邊坡安全係數取值標準 18
2.5 含矩形地下採空區巖石邊坡施工過程有限元模擬 18
2.5.1 工程概況 18
2.5.2 室內力學試驗與試驗結果的工程處理 20
2.5.3 有限元程序設計 23
2.5.4 有限元計算模型 24
2.5.5 計算結果分析 27
2.6 本章小結 45
參考文獻 46
第3章 含地下採空區巖石邊坡Surpac-FLAC3D分析 48
3.1 FLAC3D與強度折減原理 48
3.1.1 FLAC3D原理 48
3.1.2 強度折減原理 51
3.2 地下採空區三維建模技術 51
3.2.1 Surpac軟件介紹 51
3.2.2 地下採空區的三維地質模型 52
3.3 基於Surpac建模的採空區與露天開採邊坡相互影響的FLAC3D分析 54
3.3.1 計算模型 54
3.3.2 計算方案 55
3.3.3 計算結果分析 57
3.4 本章小結 71
參考文獻 72
第4章 含隧道巖石邊坡振動臺模型試驗技術 73
4.1 試驗設備與測試元件 73
4.1.1 振動臺系統 73
4.1.2 測試元件 74
4.2 模型試驗相似關係 75
4.2.1 相似理論 75
4.2.2 模型相似關係設計 76
4.3 振動臺模型試驗的設計 77
4.3.1 模型箱設計與邊界處理 77
4.3.2 模型設計與傳感器佈置 78
4.3.3 地震波載入方案 80
4.4 本章小結 83
參考文獻 84
第5章 基於振動臺模型試驗的含單洞隧道巖石邊坡地震響應特性 85
5.1 高程對含隧道巖石邊坡加速度響應規律的影響 85
5.1.1 高程對邊坡水準向加速度響應規律的影響 85
5.1.2 高程對邊坡豎向加速度響應規律的影響 88
5.2 地震波類型和載入方式對含隧道巖石邊坡加速度響應規律的影響 90
5.2.1 地震波類型和載入方式對邊坡水準向加速度響應規律的影響 90
5.2.2 地震波類型和載入方式對邊坡豎向加速度響應規律的影響 94
5.3 激振強度對含隧道巖石邊坡加速度響應規律的影響 97
5.3.1 激振強度對邊坡水準向加速度響應規律的影響 97
5.3.2 激振強度對邊坡豎向加速度響應規律的影響 99
5.4 含隧道巖石邊坡動位移響應特性 102
5.5 本章小結 104
參考文獻 105
第6章 基於振動臺模型試驗的含小淨距隧道巖石邊坡地震響應特性 106
6.1 水準向加速度響應基本規律 106
6.2 豎向加速度響應基本規律 110
6.3 地震波類型對含小淨距隧道巖石邊坡加速度響應規律的影響 114
6.3.1 地震波類型對邊坡水準向加速度響應規律的影響 114
6.3.2 地震波類型對邊坡豎向加速度響應規律的影響 117
6.4 激振方向和激振強度對含小淨距隧道巖石邊坡加速度響應規律的影響 120
6.4.1 激振方向對邊坡加速度響應規律的影響 120
6.4.2 激振強度對邊坡加速度響應規律的影響 121
6.5 含小淨距隧道巖石邊坡的動位移響應基本規律 122
6.6 本章小結 126
參考文獻 127
第7章 基於MIDAS GTS/NX的含單洞隧道巖石邊坡地震響應特性與穩定性分析 128
7.1 有限元動力分析基本原理 128
7.1.1 動力響應分析方法 128
7.1.2 有限元強度折減法 129
7.1.3 動力響應模型邊界條件處理 130
7.2 下伏隧道層狀巖質邊坡地震動力數值模擬 131
7.2.1 邊坡概況 131
7.2.2 計算模型 131
7.2.3 測點佈置和地震波的選取 132
7.3 下伏隧道對層狀巖質邊坡地震響應的影響分析 134
7.3.1 振動臺模型試驗與數值類比結果對比分析 134
7.3.2 有無隧道的層狀巖質邊坡地震響應數值模擬比較 139
7.4 本章小結 152
參考文獻 152
第8章 基於MIDAS GTS/NX的含小淨距隧道巖石邊坡地震響應特性與穩定性分析 153
8.1 數值類比模型的建立 153
8.1.1 計算模型與邊界條件 153
8.1.2 計算參數確定與測點佈置 155
8.1.3 地震波輸入與載入方案 155
8.2 振動臺模型試驗與數值類比結果對比分析 156
8.3 地震作用下含小淨距隧道邊坡的動力響應規律 160
8.3.1 水準向位移響應 161
8.3.2 加速度響應 163
8.3.3 邊坡應力場分析 166
8.3.4 塑性區及安全係數 169
8.3.5 有無隧道的巖石邊坡地震響應比較 171
8.4 地震動參數對含小淨距隧道邊坡動力響應的影響 176
8.4.1 地震波類型的影響 176
8.4.2 振幅的影響 176
8.4.3 頻譜的影響 177
8.4.4 持續時間的影響179
8.5 本章小結 180
參考文獻 181
第9章 含地下洞室(群)巖石邊坡的極限分析法 182
9.1 塑性極限分析上限定理及擬靜力法 182
9.2 含單洞隧道邊坡模型的建立 183
9.3 塑性極限分析能耗計算 185
9.3.1 外力功率 185
9.3.2 內能耗散功率 191
9.4 地震穩定性影響因素的敏感性分析 194
9.4.1 計算結果對比 194
9.4.2 影響因素敏感性分析 195
9.5 水準屈服加速度係數影響因素的敏感性分析 198
9.6 本章小結 202
參考文獻 203
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