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现代土力学与岩石力学前沿进展 本书涵盖了当代土力学与岩石力学领域最具创新性和影响力的研究成果，聚焦于复杂地质环境下的工程实践与理论突破。 本书旨在为土木工程、地质工程、岩土工程师、研究人员以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一份全面、深入且具有前瞻性的学术参考。我们摒弃了传统教材中对基础理论的重复叙述，而是将重点放在了近年来在复杂本构关系、不确定性分析、新型测试技术以及环境岩土工程等方面取得的重大进展。 第一部分：先进本构模型的构建与应用 聚焦于超越传统摩尔-库仑准则的局限性，探索更精确描述复杂介质行为的数学框架。 1. 粘土与粒土的细观力学建模： 颗粒接触理论的深化： 详细探讨了基于离散元方法（DEM）的颗粒接触网络演化模型。重点分析了颗粒形态、排列密度对宏观力学性能（如剪胀性、屈服面形状）的影响，特别是对于非常规填充密度颗粒堆积体的研究。 各向异性与历史效应： 引入了描述各向异性应力历史对土体强度和刚度影响的张量演化方程。对比了各向异性临塑性应变理论与传统的应力路径依赖模型在超固结粘土（OCR）和软土中的预测能力。 细观结构对流变行为的控制： 深入研究了粘土中双电层作用、微观孔隙水压力耗散机制，以及这些机制如何通过细观尺度（如粘土矿物片状结构）耦合到宏观蠕变和应力松弛现象中。讨论了如何利用分数阶导数模型来更有效地描述黏土的长期变形行为。 2. 岩石与岩体的非线性与损伤演化： 损伤力学与渐进性破坏： 全面梳理了能量驱动的岩石损伤演化理论，包括基于能量释放率的断裂判据在非均匀岩体中的应用。重点探讨了微裂隙萌生、扩展和汇聚过程的数值模拟，特别是在高地应力环境下的三维建模。 温度-应力耦合作用下的岩石响应： 针对深层隧道和地热工程，分析了岩石热粘塑性行为。引入了考虑矿物相变和热应力松弛的本构模型，并验证了其在高温岩石隧道围岩稳定性评估中的准确性。 多尺度损伤建模： 提出了将微裂纹密度与宏观应力状态关联起来的多尺度耦合框架，用于预测岩体在复杂加载路径（如冲击荷载或循环荷载）下的疲劳寿命和残余强度。 第二部分：不确定性、可靠性与风险评估 将概率论、随机过程和贝叶斯方法引入岩土工程，以应对地质材料固有的空间变异性和参数不确定性。 1. 随机有限元法（RFEM）的最新进展： 随机场理论在岩土中的应用： 详细介绍了Kriging插值法、最大熵原理等方法在构建土层或岩体强度参数随机场模型中的应用。重点讨论了如何选择合适的空间自相关函数（如指数型、高斯型）以反映真实地质过程。 不确定性量化（UQ）技术： 比较了蒙特卡洛模拟（MC）、高斯过程回归（GPR）和代理模型（Surrogate Modeling）在加速岩土工程可靠性分析中的效率和精度。讨论了基于信息熵的参数敏感性分析方法。 2. 岩土系统的全寿命周期可靠性分析： 贝叶斯更新方法在场地描述中的应用： 阐述了如何利用现场勘察数据、原位测试结果和历史监测数据，通过贝叶斯框架对初始地质模型进行迭代修正，以实时提高边坡稳定性和地基承载力的预测精度。 极限状态的概率评估： 引入了先进的可靠性指标计算方法，如一阶可靠性方法（FORM）和二阶可靠性方法（SORM），并将其应用于复杂基础设施（如深基坑、高坝）的概率稳定性评估中。 第三部分：新型测试技术与现场监测 本书探讨了超越传统三轴和直剪试验的新型实验平台，以及用于实时评估岩土体状态的智能监测系统。 1. 实验室新型测试技术： 微观CT成像技术在土体研究中的应用： 详细介绍了同步辐射X射线CT和中子CT技术如何无损地获取土体内部孔隙结构、颗粒分布和水流路径的三维高分辨率图像。展示了如何将这些图像数据输入到DEM或Lattice Model中进行模拟。 高频波与声发射技术： 探讨了利用声发射（AE）信号监测岩石和土体内部微裂纹形成和扩展的实时技术。分析了AE事件的能量、频率特征与破坏模式之间的定量关系。 动态加载与振动台试验新进展： 介绍了在模拟地震荷载和高速列车荷载下，用于研究土体液化、动力响应和永久变形的新型多功能动/静耦合加载系统。 2. 智能岩土工程监测： 分布式光纤传感（DAS/DTS）技术： 论述了如何利用光纤传感器网络对长距离边坡、隧道和堤坝的应变、温度和振动进行连续、高密度监测，以及如何从原始信号中反演结构受力状态。 物联网（IoT）与数据驱动决策： 介绍了集成无线传感器网络（WSN）、边缘计算和云计算平台，实现岩土体健康状况的远程、实时、自动化评估，并为预警系统提供数据支撑。 第四部分：环境与特殊介质岩土工程 关注现代工程对环境的敏感性以及对非常规工程材料的处理技术。 1. 冻土工程的非均质性与热力耦合： 冰土界面作用与冻融循环效应： 深入研究了冰晶生长、冻胀机理的细观描述，以及反复冻融循环对土体骨架结构破坏的累积效应。 热-力-水耦合分析： 讨论了在考虑冰-水相变和温度梯度驱动的水迁移时，如何准确模拟多年冻土的稳定性和变形。 2. 膨胀土与特殊地基处理： 膨胀土的吸湿膨胀模型： 提出了基于化学势和扩散理论的膨胀土三维膨胀模型，用于预测其在干燥与湿润交替条件下的体积变化。 固化机理与新型材料： 比较了石灰、水泥、粉煤灰等传统固化剂与新型纳米材料（如膨润土改性剂、生物胶结剂）在改善软土或膨胀土工程性质方面的机理和长期效果。 本书的特点在于其深度结合了前沿的数学工具、先进的计算模拟方法以及最新的实验技术，为读者提供了一个理解和解决当前岩土工程复杂挑战的全面视角。
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