书名：高水压高应力岩石波传播和动态力学响应特性
定价：198.0
ISBN：9787030849663
作者：金解放,袁伟,方立兴
版次：1
出版时间：2026-06

内容提要：

本书针对深部高水压岩石工程在爆破开挖时易诱发突涌水和围岩体失稳等工程问题，研制高水压高应力岩石超声波传播和动力学测试试验技术及装置，研究高水压高应力作用下岩石超声波传播衰减和动态力学响应特性；提出高水压高应力岩石静态和动态黏性系数测定方法，得到水压力和静应力对岩石静态和动态黏性系数、岩石波传播和动态力学响应的影响机理。书中所述的理论模型和试验方法可用于岩石波传播衰减、疲劳劣化、损伤破坏、突涌水发生机制等问题的研究，并为此类科学及工程问题的解决提供经验参数和理论参考。

目录：
目录
“岩石力学与工程研究著作丛书”序
“岩石力学与工程研究著作丛书”编者的话
前言
第1章 绪论 1
1.1 深部高水压工程岩石赋存环境及灾害 1
1.2 含水率对岩石物理力学性能的影响 2
1.3 孔隙水压力对岩石物理力学性能的影响 4
1.4 岩石(体)动态响应特性的研究 5
1.5 本书内容 6
参考文献 9
第2章 高水压高应力岩石超声波及动态力学性能测试技术 13
2.1 深部高水压工程岩石受力简化 13
2.2 岩石超声波及动力学测试系统的组成 14
2.2.1 动静组合加载试验系统的组成 14
2.2.2 高水压高应力岩石超声波测试系统的组成 15
2.2.3 高水压高应力岩石动力学测试系统的组成 17
2.2.4 端盖、压盖和密封腔的连接 19
2.3 高水压加载装置的密封设计及有效性 21
2.3.1 密封原理及材料确定 21
2.3.2 轴向密封设计 23
2.3.3 径向密封设计 24
2.3.4 密封性能测试 25
2.3.5 高水压加载装置对超声波和应力波传播的影响 26
2.4 高水压高应力岩石超声波传播试验 27
2.4.1 试验方案 27
2.4.2 试验结果 29
2.5 高水压高应力岩石应力波传播试验 32
2.5.1 试验方案 32
2.5.2 试验结果 33
2.6 本章小结 36
参考文献 36
第3章 高水压高应力完整岩石超声波传播衰减特性 38
3.1 超声波首波波形的演化特性 38
3.1.1 红砂岩超声波首波波形的演化特性 38
3.1.2 石灰岩超声波首波波形的演化特性 39
3.2 超声波波速的演化特性 41
3.2.1 水压力对岩石超声波波速的影响 41
3.2.2 轴向静应力对岩石超声波波速的影响 44
3.3 超声波首波幅值的演化特性 46
3.3.1 水压力对岩石超声波首波幅值的影响 46
3.3.2 轴向静应力对岩石超声波首波幅值的影响 49
3.4 超声波首波能量的演化特性 52
3.4.1 水压力对岩石超声波首波能量的影响 52
3.4.2 轴向静应力对岩石超声波首波能量的影响 54
3.5 超声波频谱的演化特性 55
3.5.1 红砂岩超声波频谱特征 55
3.5.2 石灰岩超声波频谱特征 57
3.6 超声波频域传输系数的演化特性 59
3.6.1 超声波频域传输系数的定义 59
3.6.2 红砂岩超声波频域传输系数 59
3.6.3 石灰岩超声波频域传输系数 64
3.7 质心频率的演化特性 65
3.7.1 红砂岩质心频率的演化特性 65
3.7.2 石灰岩质心频率的演化特性 67
3.8 品质因子的演化特性 69
3.8.1 红砂岩品质因子的演化特性 69
3.8.2 石灰岩品质因子的演化特性 70
3.8.3 品质因子和波阻抗关系 71
3.9 水压力和轴向静应力对岩石超声波传播衰减特性的机理探讨 72
3.10 本章小结 73
参考文献 74
第4章 高水压高应力裂隙岩石超声波传播衰减特性 75
4.1 裂隙岩石超声波传播试验方案 75
4.2 裂隙岩石超声波首波波形的演化特性 78
4.2.1 水压力对裂隙岩石超声波首波波形的影响 80
4.2.2 裂隙倾角对裂隙岩石超声波首波波形的影响 81
4.2.3 裂隙长度对裂隙岩石超声波首波波形的影响 82
4.3 裂隙岩石超声波波速的演化特性 83
4.3.1 水压力对裂隙岩石超声波波速的影响 83
4.3.2 裂隙倾角对裂隙岩石超声波波速的影响 85
4.3.3 裂隙长度对裂隙岩石超声波波速的影响 86
4.4 裂隙岩石超声波首波幅值的演化特性 89
4.4.1 水压力对裂隙岩石超声波首波幅值的影响 89
4.4.2 裂隙倾角对裂隙岩石超声波首波幅值的影响 91
4.4.3 裂隙长度对裂隙岩石超声波首波幅值的影响 92
4.5 裂隙岩石超声波首波能量的演化特性 94
4.6 裂隙岩石超声波频谱的演化特性 97
4.6.1 水压力对裂隙岩石超声波频谱的影响 97
4.6.2 裂隙倾角对裂隙岩石超声波频谱的影响 100
4.6.3 裂隙长度对裂隙岩石超声波频谱的影响 102
4.7 裂隙岩石超声波频域传输系数的演化特性 103
4.7.1 水压力对裂隙岩石超声波频域传输系数的影响 103
4.7.2 裂隙倾角对裂隙岩石超声波频域传输系数的影响 105
4.7.3 裂隙长度对裂隙岩石超声波频域传输系数的影响 107
4.8 裂隙岩石品质因子的演化特性 109
4.8.1 水压力对裂隙岩石品质因子的影响 109
4.8.2 裂隙倾角对裂隙岩石品质因子的影响 112
4.8.3 裂隙长度对裂隙岩石品质因子的影响 114
4.9 裂隙岩石频带能量的演化特性 114
4.9.1 超声波频带能量的分布 114
4.9.2 水压力对不同频带能量衰减系数的影响 116
4.9.3 裂隙倾角对不同频带能量衰减系数的影响 120
4.9.4 裂隙长度对不同频带能量衰减系数的影响 121
4.10 本章小结 122
参考文献 122
第5章 循环水压力作用下岩石超声波传播衰减特性 124
5.1 循环水压力作用下岩石超声波传播试验方案 124
5.2 循环水压力作用下岩石超声波首波波形的演化特性 125
5.3 循环水压力作用下岩石超声波波速的演化特性 128
5.4 循环水压力作用下岩石超声波首波幅值的演化特性 129
5.5 循环水压力作用下岩石超声波首波能量的演化特性 131
5.6 循环水压力作用下岩石超声波频谱的演化特性 133
5.7 循环水压力作用下岩石超声波频谱能量传输系数的演化特性 135
5.8 循环水压力作用下岩石质心频率的演化特性 137
5.9 循环水压力作用下岩石品质因子的演化特性 138
5.9.1 循环水压力对岩石品质因子的影响 139
5.9.2 循环水压力作用下岩石品质因子与波阻抗的关系 140
5.10 本章小结 141
参考文献 142
第6章 高水压高应力岩石静态黏性系数的测定及其演化特性 143
6.1 高水压高应力岩石静态黏性系数测定的理论基础 143
6.1.1 岩石本构模型的选取 144
6.1.2 静态黏性系数确定的理论方法 145
6.1.3 超声波空间衰减系数的确定 145
6.2 高水压高应力岩石静态黏性系数的试验测定 146
6.2.1 超声波数据的选定 146
6.2.2 静态黏性系数计算频率的选取 147
6.2.3 静态黏性系数测定方法的验证 148
6.3 岩石静态黏性系数随水压力和轴向静应力的演化特性 149
6.3.1 红砂岩静态黏性系数与水压力的关系 149
6.3.2 红砂岩静态黏性系数与轴向静应力的关系 152
6.3.3 石灰岩静态黏性系数与水压力的关系 153
6.3.4 石灰岩静态黏性系数与轴向静应力的关系 154
6.4 岩石静态黏性系数随等幅循环水压力作用次数的演化特性 154
6.4.1 红砂岩静态黏性系数与等幅循环水压力作用次数的关系 154
6.4.2 红砂岩静态黏性系数随等幅循环水压力作用次数的演化模型 155
6.5 本章小结 156
参考文献 157
第7章 高水压高应力岩石动态强度和变形特性 158
7.1 试验方案 158
7.2 试验结果 160
7.2.1 水压力和轴向静应力对岩石动态应力-应变…线的影响 160
7.2.2 岩石典型动态应力-应变…线 161
7.3 岩石动态强度的演化特性 164
7.3.1 动态峰值应力与水压力的关系 164
7.3.2 动态峰值应力与平均应变率的关系 165
7.3.3 动态残余应力与水压力的关系 166
7.4 岩石动态变形的演化特性 167
7.4.1 平均应变率与水压力的关系 167
7.4.2 动态极限应变与水压力的关系 169
7.4.3 动态极限应变与平均应变率的关系 170
7.4.4 动态残余应变与水压力的关系 171
7.5 水-力耦合作用下岩石动态起裂分析模型的构建 172
7.5.1 水-力耦合作用下岩石的动态应力强度因子 172
7.5.2 水-力耦合作用下岩石的动态起裂韧度 174
7.5.3 水压力和轴向静应力对岩石动态起裂扩展的影响 175
7.6 水-力耦合对岩石的强化及弱化作用机理 178
7.7 本章小结 179
参考文献 180
第8章 高水压高应力岩石动态能量演化与破碎特性 181
8.1 试验方案 181
8.2 试验结果 183
8.3 岩石动态能量的演化特性 185
8.3.1 能量反射率和透射率的演化特性 185
8.3.2 能量耗散率随水压力的演化特性 189
8.3.3 能量耗散率随轴向静应力的演化特性 191
8.3.4 能量耗散率的应变率效应 193
8.4 基于能量耗散的岩石突水倾向性指数 194
8.4.1 岩石动态应力-应变…线能量划分 194
8.4.2 岩石突水倾向性指数随水压力的变化关系 196
8.5 岩石动态破碎特性 198
8.5.1 岩石动态破坏模式 198
8.5.2 岩石动态破碎程度的演化特性 200
8.6 本章小结 202
参考文献 203
第9章 高水压高应力裂隙岩石动态力学响应特性 204
9.1 试验方案 204
9.2 试验结果 206
9.3 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态强度的影响 209
9.3.1 裂隙岩石动态峰值应力随水压力的变化关系 209
9.3.2 裂隙岩石动态峰值应力随裂隙倾角的变化关系 210
9.3.3 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态临界卸载应力的影响 212
9.3.4 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态残余应力的影响 213
9.4 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态变形的影响 215
9.4.1 裂隙岩石动态应变时程…线的演化特性 215
9.4.2 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态极限应变的影响 216
9.4.3 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态残余应变的影响 217
9.4.4 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石应变率的影响 218
9.4.5 裂隙岩石平均应变率随水压力的变化关系 220
9.4.6 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态变形模量的影响 223
9.5 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态能量演化的影响 224
9.5.1 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态能量透射率的影响 224
9.5.2 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态能量耗散率的影响 225
9.6 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态破坏特性的影响 226
9.6.1 水压力和裂隙倾角对裂隙岩石动态破坏模式的影响 226
9.6.2 水压力作用下裂隙岩石的典型裂纹动态扩展形态 232
9.7 本章小结 235
参考文献 236
第10章 循环冲击作用下高水压高应力岩石动态疲劳力学响应特性 237
10.1 试验方案 237
10.2 试验结果 239
10.2.1 循环动荷载下反射波和透射波波形的演化特性 239
10.2.2 循环动荷载下应变率时程…线的演化特性 240
10.2.3 循环动荷载下动态应力-应变…线的演化特性 241
10.3 水压力和轴向静应力对岩石动态强度劣化的影响 244
10.3.1 水压力和轴向静应力对岩石抵抗冲击载荷能力的影响 244
10.3.2 水压力和轴向静应力对岩石动态峰值应力劣化率的影响 245
10.3.3 动态峰值应力劣化经验模型的构建 247
10.3.4 动态峰值应力随平均应变率的变化关系 248
10.3.5 水压力和轴向静应力对岩石强度劣化的作用机理分析 251
10.4 水压力和轴向静应力对岩石动态疲劳变形的影响 251
10.4.1 岩石动态极限应变随循环冲击次数的变化关系 251
10.4.2 岩石动态变形模量随循环冲击次数的变化关系 254
10.4.3 累积动态残余应变随循环冲击次数的变化关系 255
10.4.4 岩石平均应变率随循环冲击次数的变化关系 256
10.5 水压力和轴向静应力对岩石动态能量演化的影响 257
10.5.1 动态能量时程…线阶段划分 257
10.5.2 循环动荷载对岩石动态能量时程…线的影响 258
10.5.3 水压力和轴向静应力对岩石耗散能时程…线的影响 260
10.5.4 能量耗散率随循环冲击次数的变化关系 261
10.5.5 岩石平均应变率与单位体积耗散能的关系 262
10.5.6 水压力和轴向静应力对岩石动态品质因子的影响 264
10.5.7 动态峰值应力随岩石动态品质因子的变化关系 266
10.6 本章小结 268
参考文献 268
第11章 高水压高应力岩石动态黏性系数的测定及其演化特性 270
11.1 动态黏性系数测定试验方案 270
11.2 高水压高应力岩石动态黏性系数的确定方法 271
11.2.1 模型选择 271
11.2.2 岩石动态黏性系数的求解 273
11.2.3 岩石动态黏性系数的测试方法 273
11.2.4 岩石应力波衰减系数计算频率范围的确定 275
11.2.5 试验验证 276
11.3 高水压高应力岩石动态黏性系数的演化特性 279
11.3.1 轴向静应力对岩石动态黏性系数的影响 279
11.3.2 水压力对岩石动态黏性系数的影响 281
11.4 水压力和轴向静应力对岩石动态黏性的影响机理 284
11.4.1 轴向静应力对岩石动态黏性系数的影响机理 284
11.4.2 水压力对岩石动态黏性系数的影响机理 285
11.5 本章小结 286
参考文献 287