本书是在多年软岩力学特性试验和力学理论以及深埋软岩工程实践研究的基础上，总结相关试验方法、本构理论、隧洞（巷道）围岩稳定性和变形控制技术的最新研究成果撰写而成。书中首先介绍了软岩的基本概念和工程地质特征，而后详细阐述了两种深埋软岩的物理和力学试验成果、考虑深埋绿泥石片岩剪胀特性的弹塑性硬化软化力学模型和描述层状岩体力学行为的横观各向同性弹塑性力学模型、深埋软岩隧洞（巷道）工程的开挖力学响应，论述了深埋软岩工程稳定性控制技术和方法。书中成果应用于埋深超过1500m的锦屏二级水电站引水隧洞绿泥石片岩洞段和埋深近900m的济三矿煤系地层粉细互层砂岩巷道的围岩稳定性分析、控制与设计优化中。
样章试读
目录
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前言
第1章 绪论1
1.1研究意义1
1.2研究现状3
1.2.1深埋软岩的定义和分类3
1.2.2深埋软岩的变形破坏机理5
1.2.3软岩力学试验方法6
1.2.4软岩力学本构模型8
1.2.5软岩工程稳定性分析13
1.2.6软岩工程稳定性控制理论与技术14
1.3主要研究内容和思路17
第2章 深埋软岩的工程地质特征19
2.1软岩工程的一般工程地质特征19
2.1.1软岩的分类19
2.1.2软岩地下工程的变形特征21
2.1.3软岩地下工程的强度特征22
2.2深埋绿泥石片岩隧洞工程地质特征22
2.2.1工程概况22
2.2.2区域地质概况23
2.2.3深埋软岩洞段地层岩性和地质构造24
2.2.4深埋绿泥石片岩洞段工程地质条件26
2.3深埋煤系地层粉细互层砂岩巷道工程地质特征31
2.4小结33
第3章 深埋软岩物理力学特性与试验方法34
3.1深埋绿泥石片岩的物理特性及试验34
3.1.1锦屏二级水电站深埋绿泥石片岩洞段概况34
3.1.2绿泥石片岩取样加工34
3.1.3绿泥石片岩的矿物成分35
3.1.4绿泥石片岩的细观结构37
3.1.5绿泥石片岩的密度、含水率和孔隙率39
3.1.6绿泥石片岩的膨胀性测试40
3.1.7绿泥石片岩的渗透性41
3.2深埋绿泥石片岩力学特性及试验44
3.2.1干燥和饱和条件下绿泥石片岩单轴压缩力学特性试验44
3.2.2干燥和饱和条件下常规三轴压缩力学特性47
3.2.3干燥和饱和条件下完整岩样直剪力学特性49
3.2.4干燥和饱和条件下单裂隙面岩样直剪力学特性51
3.2.5充填水泥浆单裂隙面岩样直剪力学特性54
3.2.6干燥和饱和条件下完整岩样的三轴流变试验57
3.2.7饱和化学溶液条件下绿泥石片岩力学特性61
3.2.8软化机理分析64
3.3深埋层状软岩的力学特性及试验64
3.3.1试验目的及方案设计65
3.3.2岩样性质和制备66
3.3.3层状岩石常规压缩试验研究68
3.3.4层状岩石巴西劈裂试验研究81
3.4小结82
第4章 深埋软岩力学模型85
4.1绿泥石片岩力学参数演化分析与力学模型86
4.1.1试验结果分析与初始屈服位置的确定86
4.1.2内变量的定义88
4.1.3强度参数演化89
4.1.4剪胀特性与流动法则91
4.2绿泥石片岩力学模型的数值验证94
4.3互层状粉细砂岩横观各向同性应变软化力学模型的建立96
4.3.1初始屈服位置选择和塑性内变量定义96
4.3.2应变软化规律96
4.3.3剪胀特性与流动法则101
4.4互层状粉细砂岩力学模型的数值验证105
4.4.1层状岩石本构关系105
4.4.2屈服准则和塑性势函数105
4.4.3数值计算流程设计108
4.4.4算例验证109
4.5互层状粉细砂岩力学参数敏感性分析112
4.5.1参数敏感性分析方法112
4.5.2数值计算模型的建立113
4.5.3模型参数对围岩变形的影响分析114
4.6小结116
第5章 深埋软岩工程变形特性与稳定性分析117
5.1锦屏二级水电站绿泥石片岩洞段变形特征与评价117
5.1.1绿泥石片岩洞段工程问题概况117
5.1.2开挖与支护情况118
5.1.3绿泥石片岩洞段上层开挖后围岩位移及锚杆应力监测119
5.1.4绿泥石片岩洞段二次扩挖前物探测试125
5.1.5绿泥石片岩洞段围岩变形扫描133
5.1.6绿泥石片岩洞段变形程度的评价136
5.1.7绿泥石片岩洞段支护原则及对策139
5.2济宁三号井深埋层状围岩变形特征与稳定性分析140
5.2.1济宁三号井深埋层状围岩基本情况140
5.2.2监测方案设计142
5.2.3巷道围岩深部位移监测成果分析144
5.2.4深部巷道表面收敛变形监测成果分析146
5.2.5巷道围岩开挖稳定性数值分析148
5.3小结160
第6章 深埋软岩工程稳定性控制技术与优化161
6.1深埋绿泥石片岩挤压变形洞段围岩力学参数分析161
6.2深埋绿泥石片岩隧洞挤压变形洞段加固方案的研究163
6.2.1支护加固原则163
6.2.2支护加固方案164
6.2.3方案计算结果及对比分析169
6.3绿泥石片岩洞段落底开挖方案研究174
6.3.1中等挤压变形洞段落底开挖方案分析176
6.3.2严重挤压变形洞段落底开挖方案分析180
6.3.3落底开挖方案的评价182
6.3.4落底开挖方案结论与建议183
6.4绿泥石片岩地层落底过程中变形速率控制问题184
6.4.1变形曲线的类型184
6.4.2变形速率控制方法185
6.5绿泥石片岩洞段重点工程灾害问题的分析处理189
6.5.1大塌方洞段扩挖及落底开挖风险分析及应对策略189
6.5.2软硬共存洞段扩挖及落底开挖稳定性分析197
6.5.3绿泥石片岩洞段扩挖对隧洞变形影响效应分析203
6.6绿泥石片岩洞段工程问题处理效果214
6.7小结215
第7章 深埋软岩隧洞衬砌结构研究217
7.1绿泥石片岩流变力学特征和力学模型的选取217
7.1.1室内试验所反映出的岩石流变特征217
7.1.2现场监测曲线所反映出的围岩流变特征218
7.1.3绿泥石片岩流变力学模型研究218
7.2深埋软岩隧洞围岩流变参数反演221
7.3深埋软岩隧洞围岩安全性及衬砌结构分析224
7.3.1衬砌浇筑完成初期的受力情况224
7.3.2长期内水入渗条件下的衬砌安全性分析228
7.3.3考虑内水入渗岩体软化的衬砌及围岩安全性分析232
7.4小结237
参考文献239
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