本书针对节理岩体的非线性力学行为，详细描述节理岩体弹塑性分析中采用带拉截断面的Mohr-Coulomb强度准则和Hoek-Brown强度准则的塑性修正应力返回，提出Hoek-Brown强度准则线性化方法，推导出修正Mohr-Coulomb强度准则在主应力空间屈服面各个奇异位置塑性应力的正确返回方式，系统总结节理岩体的力学特性和参数取值方法。依托黄河上游李家峡水电站，建立原位岩体的纵波速度、变形模量和地应力之间的关系，实现空间岩体变形模量渐变取值，验证提出的塑性修正应力返回算法的有效性，论证地应力环境条件下岩体变形模量连续渐变取值的合理性。
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1992年9月～1996年6月 兰州大学 地质系 工程地质与水文地质专业 工学学士
1999年9月～2003年6月 兰州大学 资源环境学院 岩土工程专业 进修硕士课程
2006年9月～2012年6月 成都理工大学 地质工程专业 工学博士
1. 1996.7—2006.12 中国水电工程顾问集团公司西北勘测设计研究院勘察所助工、工程师、主任工程师；
2. 2007.1—2012.2 中国水电工程顾问集团公司西北勘测设计研究院勘察所副所长、所长、党支部副书记；
3. 2012.3—2015.1 中国电建集团西北勘测设计研究院工程地质分院副院长、总工程师；
4. 2015.2—2016.6 中国电建集团西北勘测设计研究院工程地质勘察院副院长、总工程师；
5. 2016.7—2017.12 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司生产管理部副主任；
6. 2018.1-2018.12 作为中组部、团中央第18批博士服务团成员，挂职任甘肃省天水市麦积区人民政府党组成员、副区长；
7. 2019.1-2019.02 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司生产管理部/招标采购中心副主任；
8. 2019.03-2022.02 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司副总工兼地质勘测工程院副院长；
9. 2022.03-2024.01 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司副总工、地质勘测工程院党委书记兼副院长
目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究进展 2
1.2.1 力学特性与参数取值进展 2
1.2.2 线性和非线性强度准则进展 7
1.2.3 强度准则用于数值计算的进展 9
第2章 弹塑性计算塑性修正应力返回概述 12
2.1 强度准则在弹塑性计算中的实现 12
2.2 弹塑性增量理论 13
2.2.1 塑性修正应力返回过程简介 16
2.2.2 弹塑性本构矩阵 18
2.3 主应力空间塑性修正应力返回的描述 20
2.3.1 主应力空间的方向矩阵 21
2.3.2 主应力空间屈服面塑性修正应力返回 23
2.3.3 主应力空间的应力区域 26
2.4 平面问题下塑性修正应力返回算法的简化 27
第3章 节理岩体非线性强度准则及有关参数 29
3.1 非线性经验准则 30
3.1.1 Yudhbir强度准则 30
3.1.2 Sheorey强度准则 30
3.1.3 Hoek-Brown强度准则 31
3.2 用于非线性强度准则的岩体质量分类系统 37
3.3 主要力学指标经验评估方法 40
3.4 Hoek-Brown强度准则基本参数 42
第4章 Hoek-Brown强度准则线性化方法 48
4.1 Hoek-Brown强度准则的正应力-剪应力关系 48
4.1.1 基于斜率法推导 49
4.1.2 基于三角函数变换法推导 51
4.1.3 Hoek-Brown强度准则*包络线的绘制 54
4.2 任意最小有效主应力区间的等效Mohr-Coulomb强度准则参数 55
4.2.1 等效Mohr-Coulomb强度准则参数推导 55
4.2.2 等效Mohr-Coulomb强度准则参数公式有效性检验 61
4.2.3 关于2002 年版Hoek-Brown强度准则给定表达式的讨论 64
4.3 单元安全系数评估法 66
4.3.1 基于Mohr-Coulomb强度准则的单元安全系数 67
4.3.2 基于Hoek-Brown强度准则的单元安全系数 70
4.4 强度折减法 74
4.4.1 基于Mohr-Coulomb强度准则的强度折减 74
4.4.2 基于Hoek-Brown强度准则的强度折减 76
4.5 Hoek-Brown强度准则强度折减与线性化方法比较 77
4.5.1 计算说明 78
4.5.2 结果与分析 81
第5章 修正Mohr-Coulomb强度准则塑性修正应力返回的描述 84
5.1 修正Mohr-Coulomb强度准则简介 84
5.2 修正Mohr-Coulomb强度准则屈服面的塑性修正应力返回方向 86
5.3 修正Mohr-Coulomb强度准则主应力区域的判断与塑性修正
应力返回 89
5.4 修正Mohr-Coulomb强度准则的弹塑性矩阵 97
5.5 精确执行修正Mohr-Coulomb强度准则的验证 99
5.5.1 单个单元应力精确塑性修正应力返回的验证 99
5.5.2 圆形洞室的开挖模拟 103
5.5.3 地基极限承载力分析 111
5.5.4 经典边坡的强度折减计算 113
5.5.5 洛德应力角阈值对收敛速度的影响 115
第6章 主应力空间Hoek-Brown强度准则塑性修正应力返回的描述 118
6.1 用于弹塑性计算的修正Hoek-Brown强度准则 118
6.2 修正Hoek-Brown强度准则的塑性修正应力返回方向 120
6.3 修正Hoek-Brown强度准则主应力区域屈服面的塑性修正
应力返回 122
6.4 修正Hoek-Brown强度准则的弹塑性矩阵 130
6.5 修正Hoek-Brown强度准则塑性修正应力返回算法的验证 131
第7章 岩体力学参数渐变取值与工程应用 134
7.1 工程概况与地质环境 135
7.1.1 工程概况 135
7.1.2 区域地质 136
7.1.3 坝址区工程地质条件 137
7.2 岩体工程地质特性与物理力学参数特征 139
7.2.1 岩体结构类型 139
7.2.2 结构面工程分级 140
7.2.3 坝基岩体纵波速度分级 141
7.2.4 坝基岩体质量分级 142
7.2.5 岩体和软弱层带基本物理参数 144
7.2.6 岩体和软弱层带强度参数 146
7.2.7 岩体和断层带的变形特性 152
7.3 坝址区地应力分布特征和变化规律 168
7.3.1 实测地应力分析 169
7.3.2 地应力三维有限元分析 172
7.4 地应力环境对岩体变形模量的影响 185
7.4.1 室内压缩试验和弹性波理论的启示 185
7.4.2 纵波速度空间分布特征和地应力的关系 191
7.4.3 开挖后岩体工程特性的变化 200
7.4.4 岩体变形模量与纵波速度的关系 204
7.4.5 岩体变形模量与地应力的关系 214
7.4.6 开挖前后坝基岩体变形模量对比分析 217
7.5 监测结果对岩体变形模量取值的反馈验证 219
7.5.1 监测系统简介 220
7.5.2 三维有限元计算位移与监测位移对比分析 222
7.5.3 坝基岩体和大坝的位移特征分析 232
7.5.4 拱坝和坝基岩体的可恢复变形与不可恢复变形 242
7.6 不同库水位运行的安全性 246
7.6.1 蓄水水位至过渡水位和设计水位的位移特征 246
7.6.2 库水位升高后大坝的安全分析 249
参考文献 251
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