岩石和混凝土离散——接触——断裂分析（清华大学学术专著）
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作者： 张楚汉，金峰 等著
出 版 社： 清华大学出版社
出版时间： 2008-10-1字数： 832000版次： 1页数： 534印刷时间： 2008/10/01开本： 16开印次： 1纸张： 胶版纸I S B N ： 9787302181767包装： 平装内容简介
本书介绍了当前国内外在岩石和混凝土力学数值模型方面的最新成就，总结了作者20余年在岩石和混凝土介质离散接触断裂分析方面的研究成果，并结合我国实际，阐述了在高坝与地基安全分析中的工程应用实例。主要内容包括：（1）岩石和混凝土非连续介质数值方法，包括离散元法、刚体弹簧元法、非连续变形分析法等；（2）岩石和混凝土非连续界面的接触力学模型；（3）岩石和混凝土非线性断裂模型，包括弥散裂缝模型与分离裂缝模型；（4）岩石和混凝土离散元与非线性断裂的耦合模型；（5）岩石和混凝土结构与地基安全分析的工程应用，包括岩质边坡的卸荷蠕变，边坡地震动力稳定，高坝断裂分析与高坝地基破坏过程仿真等。
本书可供岩土与结构工程师与研究工作者在从事岩土地基与混凝土结构工程设计计算中应用参考，也可供高等院校土木、水利工程的教师、研究生教学参考。
作者简介
张楚汉，男，广东梅州人，1933年生于广东梅州。1957年毕业于清华大学水利工程系，1965年研究生毕业。清华大学水利水电工程系教授。2001年当选为中国科学院院士。长期从事水工结构工程与抗震研究。研究不规则无限域模拟，提出无限边界单元和拱坝－地基－库水动力相互作用的时域模型，将该模型与拱坝横缝非线性结构耦合，得到了地基辐射阻尼可比传统方法降低拱坝地震响应25％～30％的重要结论，已应用于我国300米级高拱坝抗震设计中。运用动力边界元法与断裂力学原理，提出重力坝地震断裂与拱坝裂缝扩展模型，将这一模型发展到各向异性介质与非线性混凝土材料，进行了动力断裂试验验证，应用于多座混凝土坝抗震设计。提出时域动力边界元与离散元耦合模型，应用于大型地下厂房以及三峡船闸高边坡变形稳定预报。
目录
第1章 绪论
第2章 介质离散几何切割方法与算法
第3章 二维变形体离散单元法
第4章 二维变形体离散单元法的扩展
第5章 基于变形等效的离散元——刚体弹簧元方法
第6章 三维变形体离散元法
第7章 三维模态变形体离散元方法
第8章 其他非连续介质力学方法
第9章 岩体结构面接触本构关系
第10章 岩石和混凝土结构面的接触数值模型
第11章 准脆性材料非线性断裂力学
第12章 弥散式断裂带裂缝模型（一）——固定裂缝模型
第13章 弥散式断裂带裂缝模型（二）——旋转裂缝模型
第14章 分离式裂缝模型
第15章 非局部化损伤断裂模型
第16章 岩石和混凝土断裂分析的扩展有限元法
第17章 三维变形体离散元法与弥散式裂缝模型的耦合
第18章 三维变形体离散元法与分离裂缝模型的耦合
第19章 离散元法在岩质边坡稳定分析中的应用
第20章 离散-断裂模型在高坝-地基破坏分析中的应用
第21章 应用非线性断裂力学模型分析K-lnbrein拱坝坝踵开裂
第22章 应用接触模型分析重力坝静动力抗滑稳定
书摘插图
第1章 绪论
1.1 岩石和混凝土材料结构的力学特征
对岩石和混凝土作为天然与人工准脆性材料的力学行为研究是现代计算固体力学中一个极具挑战性的领域。岩石和混凝土组成的工程结构，如高坝、桥梁、海洋平台、核电站、隧道、地下厂房、坑道以及它们的地基基础、边坡等，是人类基础设施建设中重要的组成部分。自20世纪70年代以来，人们对岩石和混凝土及其工程结构的研究和认知经历了从线弹性力学发展到非线性、弹塑性、损伤断裂力学；从连续介质力学发展到非连续介质的离散力学；从均质各向同性介质发展到非均质各向异性介质；从小变形假设发展到大变形破坏过程仿真；从宏观力学模型到探索细观(微观)力学行为的机理以及建立两者之间的等效关系。上述诸方面的长足进展主要依赖于现代计算技术水平的迅速发展以及数学、物理、化学等基础学科和地质、岩土、材料、流体力学、固体力学、试验力学等应用与工程学科的进步。岩石和混凝土材料及其工程结构力学行为研究的主要特征有：天然岩体中的断层、节理、裂
隙随机分布，其几何与力学参数具有统计特征，混凝土结构中的微裂缝组成也具有类似特点。由于这些非连续结构面具有一定的连通率，它们是属于连续与离散(或局部离散)的耦合介质，岩石、混凝土结构如高坝、水电站、海岸工程、地下工程等处于水体与渗流环境中，一般属于饱和或非饱和渗流与岩体、混凝土结构的多相耦合问题。由于岩体的层状构造与结构面产状的方向性，岩体具有各向异性，对碾压式混凝土也具有成层各向异性特征。天然岩体在长期地质与水文环境下产生的微裂纹、缺陷以及混凝土在自身变形与温度荷载作用下骨料界面存在着初始微裂纹损伤，这类材料在破坏机制上存在局部化现象，并导致应变软化的本构特征。因此岩石和混凝土结构的力学行为从小变形到大变形的全过程仿真涉及材料本构关系模型的合理选择、损伤断裂模拟、界面接触检索方法与有效的计算求解技术等，只有综
合解决上述关键技术才能合理地进行岩石和混凝土结构的破坏过程仿真。
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