具体描述
Advances in Rock Mechanics is a publication presenting the state of the art in the field of rock mechanics. This book includes 29 contributions which present ongoing or recently completed research in various aspects of rock mechanics, as well as examples of current practice with advanced technologies or methods.On the whole, this book offers an interesting and comprehensive understanding of worldwide developments in rock mechanics in recent years.
书名：Advances in Rock Mechanics 引言：岩石力学研究的前沿与深度探索 本书旨在全面、深入地探讨岩石力学领域的最新进展、核心理论与前沿应用。岩石作为地球构造活动、土木工程建设以及资源开采活动中的关键介质，其独特的力学行为、复杂应力状态下的响应机制，一直是地球科学与工程科学领域研究的热点与难点。本书汇集了国际顶尖学者和资深工程师的最新研究成果，力求构建一个系统、前沿且具有实践指导意义的知识体系，特别关注当前学科发展中亟待解决的关键科学问题与工程挑战。全书内容紧密围绕岩石材料的本构关系、多尺度与多场耦合作用、非常规岩体工程环境下的稳定性分析以及先进的监测与控制技术展开，旨在为岩土工程、矿山工程、能源开采等领域的研究人员、设计人员和现场工程师提供一份高质量的参考资料。 第一部分：岩石本构理论与损伤演化 本部分深入剖析了岩石力学行为的微观基础与宏观描述。我们首先回顾了经典弹性、弹塑性理论在描述岩石变形与屈服中的局限性，并重点介绍了近年来发展起来的先进本构模型。 先进本构模型： 详细阐述了基于能量原理的损伤力学模型，特别是引入了内变量和状态变量来精确描述岩石的不可逆变形和强度衰减过程。讨论了粘塑性模型在处理高应变率加载，如冲击和爆炸荷载下的有效性。针对页岩、花岗岩等典型岩石，对比分析了各向异性本构模型的适用性及其参数辨识方法。 岩石损伤与破裂机制： 聚焦于岩石从微裂隙萌生到宏观破裂的演化过程。研究内容包括声发射（AE）技术在实时监测裂纹扩展中的应用、基于X射线CT和数字图像相关（DIC）技术对岩石内部损伤场的可视化分析。深入探讨了加载路径、围压条件和温度变化对岩石损伤临界应力的影响。 高/低温与高压效应： 专门设立章节讨论极端环境对岩石力学性能的显著影响。在高地热梯度或深部地质处置场景下，高温对岩石粘度和蠕变行为的增强作用被系统分析；同时，在深海或极深矿井中，超高围压下的岩石强度增幅和应力路径依赖性得到了详尽的数值模拟与实验验证。 第二部分：复杂岩体结构与工程响应 岩石体通常以岩体（Rock Mass）的形式存在，其力学行为受到结构面（如节理、层理、断层）的控制。本部分将焦点从单块岩石转移至复杂的岩体系统。 结构面力学与岩体分类： 系统梳理了结构面的几何形态、物理特性（如摩擦系数、法向刚度）及其对岩体整体强度的影响。重点介绍了RMR、Q值系统在现代工程中的修正与应用，并引入了基于三维离散元法（3D-DEM）模拟结构面网络对岩体变形模式的控制作用。 隧道与地下结构稳定性： 针对深埋隧道、核废料库等大型地下工程，分析了围岩的应力重分布与支护结构的设计优化。讨论了在软弱围岩和高地应力区域（如深层油气开采区）中，蠕变与时效性失稳的风险评估。特别关注了软弱围岩的加固技术，如超前支护、预应力锚杆的优化设计。 边坡稳定性与滑坡机理： 结合野外调查数据和数值模拟，研究了控岩性边坡失稳的模式。分析了地下水作用下结构面水力致裂（Hydro-fracturing）和滑移的耦合机制，并提出了基于概率风险评估的边坡稳定性判据。 第三部分：非常规岩石力学与能源工程应用 随着能源需求的增加，对非常规储层（如页岩气、致密油）和地热资源的开发日益重要。这要求岩石力学研究必须拓展到非常规岩石体系和特殊应力条件。 页岩与页岩气开采： 深入探讨了页岩独特的层理结构、高脆性和复杂的孔隙网络对水力压裂（Hydraulic Fracturing）的影响。研究了压裂液与岩石的化学耦合作用、裂缝网络的可控性以及对地层应力场的影响。分析了微地震监测数据如何反馈裂缝的几何形态和扩展路径。 地热能开采中的岩石响应： 讨论了增强型地热系统（EGS）中，循环流体（水或CO2）与地层岩石之间的热-力-化学（Thermo-Hydro-Mechanical-Chemical, THMC）耦合效应。重点研究了岩石在热循环应力下的疲劳损伤与渗透率的长期变化规律。 CO2地质封存（CCS）： 分析了高压、超临界CO2注入对深层封闭岩层（如泥岩、咸水层顶岩层）的渗透性、强度和应力状态的影响，评估了长期封存的完整性与泄漏风险。 第四部分：岩石力学测试技术与数值模拟前沿 本部分聚焦于支撑岩石力学研究的先进实验手段和计算方法。 先进实验技术： 详细介绍了三维同步辐射CT扫描在岩石内部结构成像中的突破，以及高温高压三轴/单轴试验装置的最新进展，特别关注了动态加载（如Hopkinson杆测试）对岩石动态强度的精确测量。 多尺度数值模拟： 探讨了如何通过多尺度建模方法，连接微观（分子动力学、晶格模型）到宏观（有限元、有限差分）的模拟链条。重点介绍了离散元法（DEM）和无网格法（如光滑粒子流体动力学SPH）在模拟复杂断裂和流固耦合问题中的优势和应用案例。 机器学习在岩石力学中的应用： 引入了人工智能和大数据技术，展示了如何利用神经网络、支持向量机等方法，快速预测岩石的力学参数、评估工程风险，以及反演复杂的现场监测数据，从而提高工程决策的效率和准确性。 结语 本书内容涵盖了从微观结构到宏观工程应用，从经典理论到尖端数值模拟的各个层面，旨在展示岩石力学领域当前最活跃的研究方向和最具潜力的解决方案。期望本书能激发研究人员对岩石力学深层机理的探索热情，并为全球复杂地质环境下的工程实践提供坚实的科学基础。
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