岩石断裂力学 李世愚,和泰名,尹祥础 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李世愚，和泰名，尹祥础 著

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• 岩石力学
• 断裂力学
• 岩石断裂
• 工程地质
• 矿山工程
• 地质灾害
• 科学出版社
• 李世愚
• 和泰名
• 尹祥础

店铺： 诺鼎言图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030443991

商品编码：27975250623

包装：平装

出版时间：2016-03-01

图书基本信息
图书名称	岩石断裂力学	作者	李世愚,和泰名,尹祥础
定价	198.0元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030443991	出版日期	2016-03-01
字数	668000	页码
版次	31	装帧	平装
开本	B5	商品重量	0.4Kg

内容简介

作者简介

目录

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导语_点评_推荐词

文摘

序言

序言

岩石断裂力学：探索岩石内在的脆弱与力量 岩石，作为地球最古老的构件，承载着亿万年的地质变迁，默默见证着大陆的形成与消亡，山脉的崛起与侵蚀。它们坚硬、致密，却并非坚不可摧。在自然界的力量，如地应力的累积、地震的冲击、水流的侵蚀，以及人类活动，如采矿、隧道掘进、水库蓄水等作用下，岩石内部会孕育出裂纹，并最终导致断裂。岩石断裂力学，正是这样一门深入研究岩石在受力过程中，其内部裂纹的产生、扩展和断裂机制的学科。它不仅揭示了岩石“柔弱”的一面，更理解了它们如何通过断裂来释放巨大的能量，从而塑造我们所见的地貌，也影响着我们赖以生存的基础设施。 一、岩石为何会断裂？—— 从微观到宏观的视角 岩石的断裂并非单一事件，而是复杂多阶段的过程。从微观上看，岩石并非理想的连续介质，而是由矿物颗粒、胶结物以及它们之间的界面构成。在应力作用下，这些微观结构中的薄弱环节，例如颗粒间的接触点、晶体缺陷、微裂纹等，最先开始发生变形和损伤。这些微小的损伤会相互连通、扩展，形成宏观可见的裂纹。 宏观断裂是微观损伤累积的结果。当施加的外力超过岩石的承载能力时，已有的裂纹会迅速扩展，最终导致岩石整体的破坏。这个过程受到多种因素的影响，包括岩石的矿物成分、岩石的结构（如层理、节理、断层等）、岩石的初始损伤状态、以及施加应力的类型（拉伸、压缩、剪切）和加载速率。 微观损伤的孕育： 在岩石内部，存在着天然的微小裂隙和缺陷。当应力施加时，这些微裂隙尖端会产生应力集中，导致材料发生塑性变形或进一步的微裂纹扩展。不同矿物成分的岩石，其微观结构的均匀性和颗粒间的结合力不同，对微观损伤的敏感性也不同。例如，含有黏土矿物的岩石在含水条件下更容易发生软化和变形。 宏观裂纹的形成与扩展： 随着微观损伤的累积，微裂纹会逐渐愈合或新的微裂纹产生。当应力达到一定阈值时，这些微裂纹会在应力集中的区域相互连接，形成宏观裂纹。裂纹的扩展并非总是沿直线进行，它会受到岩石内部结构、应力场分布以及外部环境的影响，呈现出各种复杂的形态，如分支裂纹、扭曲裂纹等。 断裂模式的多样性： 岩石的断裂模式多种多样，主要取决于应力的性质。在拉伸应力作用下，岩石会发生张性断裂，裂纹主要沿垂直于拉伸应力方向扩展，形成分离式的断裂面。在剪切应力作用下，岩石会发生剪切断裂，裂纹通常沿一定角度（约30°-60°）于最大主压应力方向扩展，伴随着显著的滑动和错动。在复杂的应力状态下，拉伸和剪切断裂可能同时发生，形成更为复杂的破坏模式。 二、岩石断裂力学的核心概念：应力、应变与断裂韧性 要深入理解岩石的断裂行为，需要掌握几个核心概念： 应力 (Stress)： 指单位面积上所受的力。在岩石断裂力学中，我们关注的是作用在岩石内部的内应力，包括正应力（垂直于截面的应力，分为拉应力和压应力）和剪应力（平行于截面的应力）。应力的分布状态决定了岩石内部的损伤累积和裂纹扩展的可能性。 应变 (Strain)： 指材料在应力作用下发生的相对变形。应变是描述岩石变形程度的物理量。岩石在加载过程中会经历弹性变形、塑性变形和最终的断裂。弹性变形是可逆的，而塑性变形和断裂是不可逆的。 断裂韧性 (Fracture Toughness)： 是衡量岩石抵抗裂纹扩展能力的重要参数。它反映了在裂纹尖端，岩石材料能够承受的最大应力强度因子。断裂韧性越高，岩石越不容易发生断裂。断裂韧性受到岩石本身的性质、裂纹的尺寸、加载速率等多种因素的影响。 裂纹尖端应力强度因子 (Stress Intensity Factor, K)： 是描述裂纹尖端应力状态的一个关键参数。当裂纹尖端应力强度因子达到某个临界值（即断裂韧性）时，岩石就会发生断裂。K因子的大小与施加的宏观应力、裂纹的几何形状和尺寸密切相关。 三、岩石断裂力学的研究方法与应用领域 为了量化和预测岩石的断裂行为，科学家们发展了多种研究方法： 室内试验： 通过加载岩石试样，测量其应力-应变关系，并观察裂纹的萌生和扩展。常见的试验方法包括单轴压缩试验、三轴压缩试验、巴西劈裂试验（用于测量抗拉强度）、以及专门用于测量断裂韧性的裂纹扩展试验。这些试验可以在精确控制的条件下，为理解岩石的断裂机制提供宝贵数据。 数值模拟： 利用计算机模拟技术，建立岩石的力学模型，并施加各种应力条件，来预测裂纹的扩展路径和最终的断裂形态。常用的数值方法包括有限元法 (FEM)、离散元法 (DEM) 等。这些方法能够处理复杂几何形状和非线性材料行为，在研究大型、复杂的岩体结构中尤为有效。 现场监测： 在实际工程中，通过埋设应力传感器、位移计、声发射监测系统等，实时监测岩体的变形和损伤状态，以及裂纹的活动。这些监测数据可以为工程安全评估和设计提供依据。 岩石断裂力学在众多领域有着广泛的应用： 工程地质： 在隧道、大坝、地下工程、边坡等基础设施的设计与施工中，需要准确预测岩体的稳定性和潜在的断裂风险。岩石断裂力学能够为评估开挖引起的应力重分布、裂纹扩展以及潜在的失稳提供科学依据。 矿业工程： 采矿过程中，岩石的断裂是必然的。理解岩石的断裂机制，有助于优化采矿方法，提高资源回收率，并保障矿井的安全。例如，在爆破采矿中，断裂力学原理指导着炸药的选用和布设，以达到最优的破碎效果。 石油与天然气工程： 在油气藏的开发过程中，水力压裂技术通过人为诱导岩石产生裂纹，以增加油气产量。岩石断裂力学在设计和优化压裂方案、预测裂纹网络的扩展至关重要。 地球物理学与地震学： 地震的发生是岩石断裂的宏观表现。岩石断裂力学是理解地震孕育、发生和传播机制的基础科学之一，有助于我们认识地球的内部动力过程。 地质灾害评估： 山体滑坡、崩塌等灾害的发生，往往与岩体内部裂纹的扩展和失稳有关。岩石断裂力学为分析这些灾害的成因、预测其发生概率和发展趋势提供了理论支持。 四、岩石断裂力学的挑战与未来展望 尽管岩石断裂力学取得了显著的成就，但仍面临诸多挑战： 岩石材料的复杂性： 岩石并非均质、各向同性材料，其矿物成分、微观结构、历史应力状态等都极为复杂，且在不同条件下会发生显著变化。如何准确描述和模拟这种复杂性，是研究中的一大难点。 多尺度耦合问题： 岩石的断裂是一个多尺度的耦合过程，从微观的晶粒变形到宏观的裂纹扩展，再到巨型的构造断裂。如何有效地连接不同尺度的力学行为，是一个重要的研究方向。 动态过程的模拟： 许多岩石断裂过程，如地震、冲击荷载作用下的断裂，都是高度动态的。精确模拟这些快速、复杂的动态过程，需要高性能的计算能力和先进的数值方法。 环境因素的影响： 水、温度、化学侵蚀等环境因素对岩石的强度和断裂行为有着显著影响。如何将这些环境因素耦合到力学模型中，也是一个待解决的问题。 展望未来，岩石断裂力学将继续深化对岩石内在规律的探索。随着科技的进步，新的实验技术和计算方法将不断涌现，例如利用原子力显微镜等高分辨率技术研究微观损伤机制，利用机器学习等人工智能技术辅助模型构建和参数反演，利用先进的地球物理探测技术获取更精细的地下岩体信息。这些进步将有助于我们更精确地预测岩石的断裂行为，更有效地保障工程安全，更深入地理解地球的演化过程。 岩石断裂力学，它不仅是一门枯燥的学科，更是理解地球运动、塑造人类文明、保障生命安全的一把钥匙。通过研究岩石的断裂，我们能够更好地与自然和谐相处，更智慧地利用地球资源，更安全地建设我们的家园。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对事物运作原理充满好奇的人，而《岩石断裂力学》这本书，正好满足了我对地壳运动背后力量的好奇心。我一直觉得，地球并不是一块静止的石头，而是在不断地发生着细微而深刻的变化，这本书让我找到了理解这些变化的一个重要视角。书中关于岩石在不同应力状态下的变形和破坏行为的描述，让我联想到地震的发生，虽然本书并非专门讲解地震，但它提供的基础理论，无疑是理解这些巨大自然灾害的基石。我特别欣赏书中对于实验数据的解读，那些复杂的图表和分析，让我看到了理论与实践是如何紧密结合的。作者们在梳理不同学派观点的时候，展现了极高的学术素养，也让我看到了科学研究的多元性和包容性。这本书就像一个宝箱，里面装着关于理解地球内部力量的各种工具和钥匙，让我对脚下这片土地有了更深的敬畏和探索的欲望。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，更像是一次对物质世界边界的探索。我之前对“断裂”的理解，更多停留在日常生活中物体的损坏，但这本书让我看到了断裂在更宏观、更根本的层面上的意义。它不仅仅是关于岩石，更是关于材料在承受极限应力时，其内在结构如何发生转变，能量如何转化和释放。书中关于断裂力学理论的演进，从早期的脆性断裂到后来的韧性断裂，让我看到了科学理论的不断发展和深化。我尤其对书中关于断裂判据的介绍感到有趣，那些用来预测材料何时会发生断裂的标准，让我觉得非常实用，尽管我可能不会直接用到，但这种思考方式本身就很有价值。整本书的结构严谨，逻辑清晰，每一章节都像是在为构建一个完整的理论体系添砖加瓦。它让我认识到，即使是看似最普通、最坚硬的物质，其背后也蕴含着如此丰富而复杂的物理规律，等待着我们去发现和理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是在探访一座隐藏在地下的古老宝藏。它不像某些科普读物那样轻飘飘地泛泛而谈，而是以一种扎实、严谨的姿态，一点点地揭开岩石断裂的奥秘。我发现，原来我们生活中常见的“断裂”现象，背后蕴含着如此复杂而精妙的物理规律。书中对于裂纹萌生、扩展以及断裂模式的分类，让我大开眼界。我以前总觉得，岩石断裂就是“碎了”，但这本书告诉我，原来里面有着这么多的学问，有各种各样的“碎法”，而且每一种“碎法”都有其内在的物理机制。书中大量的公式和理论推导，虽然对我来说有些晦涩，但通过作者们的耐心解释，我还是能够捕捉到核心的逻辑。特别是关于能量守恒和能量耗散在断裂过程中的作用，这让我重新审视了物质的内在稳定性。整本书散发着一种浓厚的学术氛围，让人感觉是在和领域内的专家进行一场深刻的对话。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，真正的知识，是能够触及事物本质的。而这本《岩石断裂力学》，恰恰做到了这一点。它不仅仅是一本关于岩石如何破碎的书，更是关于物质在极端压力和应力下的行为方式的深刻探讨。书中对于断裂过程的描述，那种从微观的分子结构到宏观的断裂面形态，都有着非常细致的刻画。我尤其对其中关于断裂韧性测试方法的介绍印象深刻，那些复杂的实验步骤和数据分析，虽然我可能无法一一复现，但足以让我感受到科学家们在探索未知领域时付出的艰辛努力和非凡智慧。它让我理解了，为何同样的岩石，在不同的环境下，会有截然不同的表现。书中对一些经典断裂理论的梳理和发展史的介绍，也让我看到了科学的进步是如何一步步积累和完善的。那种感觉，就像是站在巨人的肩膀上，去眺望更远的风景。整本书的编排逻辑非常清晰，章节之间的过渡自然流畅，让人很容易沉浸其中，不知不觉地深入到这个充满挑战的领域。

评分☆☆☆☆☆

这套书简直是物理世界的一扇窗户！第一次翻开它，就被封面那沉静而充满力量的设计所吸引。我一直对大自然中那些看似坚不可摧的岩石，在何种条件下会发生令人惊叹的断裂过程感到好奇。这本书的出现，就像一位博学的朋友，耐心地为我一一解答。我特别喜欢书中那些图文并茂的解析，它们将抽象的力学原理，通过生动的示意图和清晰的文字，转化成了我能理解的语言。例如，关于裂纹扩展的能量条件，书中通过引入应力强度因子和断裂韧性的概念，让我对材料的抵抗能力有了全新的认识。那种感觉，就像是原本模糊的科学模型，瞬间变得立体而鲜活。即便我并非岩石力学领域的专业人士，也能从中感受到作者们严谨的学术态度和对知识传播的热情。书中涉及的案例分析，从工程应用的角度，让我看到了这些理论在实际生活中扮演的重要角色，比如大坝的稳定性、隧道掘进的安全等等，这些都让我更加敬畏科学的力量，也让我对未来接触到的更多岩石相关事物有了更深的思考维度。