《岩石物理與動力學原理》是2019年10月01日科學出版社出版的圖書，作者是徐松林、劉永貴、席道瑛。
基本介紹
- 書名：岩石物理與動力學原理
- 作者：徐松林、劉永貴、席道瑛
- ISBN：9787030626608
- 頁數：222
- 定價：89.00元
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2019年10月01日
- 裝幀：平裝
- 開本：16
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書共7章，圍繞岩石中的應力波和振動理論，講述了岩石物理和動力學理論與方法。主要內容包括：岩石聲場和波動原理、岩石熱弛豫波動分析原理、岩石波動與細微觀結構相互作用原理、岩石微界面動力學原理、複雜應力狀態下岩石波動效應、岩石非均勻性與波動原理以及岩石波動過程的量綱分析原理。本書包含了最新的研究成果，具有較強的前沿性；在內容的組織上，以基礎理論研究為主，兼顧工程套用。
圖書目錄
第1章 岩石聲場和波動原理 1
1.1 引言 1
1.2 離散波與連續波 1
1.2.1 晶格熱振動 1
1.2.2 討論——愛因斯坦模型和德拜模型 5
1.3 強間斷波和連續波 5
1.3.1 強間斷波動方程——跨波陣面 6
1.3.2 連續波動方程——沿波陣面的表述 11
1.4 波動方程求解 12
1.4.1 波動方程一般解法 12
1.4.2 特徵線法求解 13
1.4.3 積分變換法求解 14
1.4.4 格林函式法求解——波與細微觀結構的相互作用 16
1.5 線彈性波和黏彈性波 19
1.6 擴散過程和波動過程 21
1.7 典型波、波速和頻散 23
1.8 面波 26
1.8.1 瑞利面波 26
1.8.2 勒夫面波 27
1.8.3 斯通萊面波 28
1.9 散射——瑞利散射、拉曼散射和布里淵散射 28
1.10 小結 31
參考文獻 31
第2章 岩石熱弛豫波動分析原理 33
2.1 引言 33
2.2 典型的理論模型 34
2.3 基於時溫等效原理的實驗研究 37
2.3.1 實驗技術 37
2.3.2 時溫等效原理 38
2.4 熱弛豫波動模型 41
2.4.1 流變模型與德拜方程 41
2.4.2 基於熱激活機制波動模型 43
2.4.3 熱弛豫波動模型分析 45
2.5 熱弛豫波動實驗現象的進一步討論 47
2.6 基於熱弛豫機制的P波波動分析 48
2.6.1 P波波速和衰減理論分析 48
2.6.2 Biot模型、BISQ模型和熱弛豫模型比較 50
2.6.3 P波頻率譜和溫度譜 52
2.7 基於熱弛豫機制的S波波動分析 56
2.7.1 S波波速和衰減理論分析 56
2.7.2 S波頻率譜和溫度譜分析 57
2.8 熱弛豫模型的初步套用 60
2.9 巨觀唯象波速的半理論分析 61
2.9.1 岩石中巨觀波速的尺度效應和頻散效應 61
2.9.2 岩石中巨觀唯象波速的半理論分析 62
2.9.3 巨觀唯象波速半理論公式的套用 64
2.10 小結 68
參考文獻 69
第3章 岩石波動與細微觀結構相互作用原理 72
3.1 引言 72
3.2 實驗技術 72
3.3 實驗結果 74
3.4 基於格林函式法的理論模型 77
3.4.1 雙裂紋模型 79
3.4.2 單橢圓孔洞模型 80
3.4.3 雙橢圓孔洞模型 82
3.4.4 數值計算 87
3.5 缺陷內部應力邊界條件 90
3.5.1 均勻應力分布邊界條件 91
3.5.2 等剛度係數應力邊界條件 92
3.5.3 模型計算結果 92
3.6 含多種尺寸缺陷的岩石彈性波傳播 96
3.7 彈性波傳播與地應力狀態 99
3.7.1 開挖卸荷對岩石聲波地震波速度的影響 99
3.7.2 開挖卸荷過程中岩石波速 101
3.7.3 幾何結構變化對聲波波形的影響 103
3.7.4 聲波和地震波波速與地應力確定 104
3.8 小結 105
參考文獻 105
第4章 岩石微界面動力學原理 107
4.1 引言 107
4.2 粗糙表面形態及描述 107
4.2.1 隨機抽樣法 107
4.2.2 雷射掃描和BG法 108
4.2.3 粗糙表面的對稱群描述及演化 109
4.3 微動摩擦表面演化 112
4.3.1 岩石節理微動摩擦過程 112
4.3.2 微動摩擦表面變形的控制方程 115
4.4 岩石微動摩擦實驗技術 117
4.4.1 桿束實驗技術 117
4.4.2 聲發射實驗技術 118
4.4.3 紅外測溫技術 121
4.5 岩石微動摩擦過程的物理特性 127
4.5.1 界面微動滑移特性 127
4.5.2 界面微動滑移的聲發射和溫升 128
4.6 小結 134
參考文獻 134
第5章 複雜應力狀態下岩石波動效應 136
5.1 引言 136
5.2 主動和被動圍壓實驗 138
5.3 動態壓剪實驗 139
5.3.1 實驗原理 139
5.3.2 花崗岩壓剪動特性 141
5.3.3 花崗岩壓剪耦合特性 142
5.4 真三軸應力狀態下動態衝擊實驗 145
5.4.1 實驗原理 145
5.4.2 混凝土三軸動特性 147
5.4.3 混凝土三軸強度 149
5.4.4 中間主應力影響 151
5.4.5 討論——橫向效應 151
5.5 三軸應力狀態下侵徹性能 152
5.5.1 實驗原理 152
5.5.2 三軸靜載下的侵徹回響 154
5.6 岩石礦物靜高壓研究 159
5.7 小結 163
參考文獻 164
第6章 岩石非均勻性與波動原理 167
6.1 引言 167
6.2 實驗技術 167
6.2.1 X射線成像與衍射 167
6.2.2 數字散斑技術 169
6.2.3 岩石中的位移場和應變場 172
6.3 岩石非均勻性的表征和演化 173
6.3.1 同時X射線成像與衍射 173
6.3.2 數字散斑結果與Weibull分布統計 177
6.3.3 應變場中非均勻性的演化 180
6.4 非均勻性波動傳播 186
6.4.1 碳化硼顆粒體系中非均勻性壓縮帶演化 186
6.4.2 碳化硼固體中損傷導致的非均勻性演化 188
6.5 岩石壓剪耦合波動方程 191
6.5.1 岩石壓剪耦合本構模型的特點 191
6.5.2 岩石壓剪耦合波動方程 192
6.6 岩石細觀非均勻壓剪耦合波動傳播 193
6.6.1 基於微力學的應力應變關係 193
6.6.2 壓剪耦合的應力應變關係 195
6.6.3 壓剪耦合的波動傳播 197
6.7 岩石熱力耦合波動方程 202
6.8 小結 205
參考文獻 206
第7章 岩石波動過程的量綱分析原理 207
7.1 引言 207
7.2 π定理與量綱分析 208
7.3 岩石波動過程中的無量綱量 209
7.4 岩石中無量綱量的演化律 211
7.4.1 時溫等效原理中的時間與溫度的演化 211
7.4.2 孔隙流動中特徵頻率演化 212
7.4.3 侵徹過程中強度機制與壓縮機制的演化 214
7.4.4 岩石動態破壞過程中拉伸破壞與剪下破壞的演化 214
7.5 岩石動力學過程的量綱分析 215
7.6 小結 219
參考文獻 220
附錄2A 孔隙介質模型 221
1.1 引言 1
1.2 離散波與連續波 1
1.2.1 晶格熱振動 1
1.2.2 討論——愛因斯坦模型和德拜模型 5
1.3 強間斷波和連續波 5
1.3.1 強間斷波動方程——跨波陣面 6
1.3.2 連續波動方程——沿波陣面的表述 11
1.4 波動方程求解 12
1.4.1 波動方程一般解法 12
1.4.2 特徵線法求解 13
1.4.3 積分變換法求解 14
1.4.4 格林函式法求解——波與細微觀結構的相互作用 16
1.5 線彈性波和黏彈性波 19
1.6 擴散過程和波動過程 21
1.7 典型波、波速和頻散 23
1.8 面波 26
1.8.1 瑞利面波 26
1.8.2 勒夫面波 27
1.8.3 斯通萊面波 28
1.9 散射——瑞利散射、拉曼散射和布里淵散射 28
1.10 小結 31
參考文獻 31
第2章 岩石熱弛豫波動分析原理 33
2.1 引言 33
2.2 典型的理論模型 34
2.3 基於時溫等效原理的實驗研究 37
2.3.1 實驗技術 37
2.3.2 時溫等效原理 38
2.4 熱弛豫波動模型 41
2.4.1 流變模型與德拜方程 41
2.4.2 基於熱激活機制波動模型 43
2.4.3 熱弛豫波動模型分析 45
2.5 熱弛豫波動實驗現象的進一步討論 47
2.6 基於熱弛豫機制的P波波動分析 48
2.6.1 P波波速和衰減理論分析 48
2.6.2 Biot模型、BISQ模型和熱弛豫模型比較 50
2.6.3 P波頻率譜和溫度譜 52
2.7 基於熱弛豫機制的S波波動分析 56
2.7.1 S波波速和衰減理論分析 56
2.7.2 S波頻率譜和溫度譜分析 57
2.8 熱弛豫模型的初步套用 60
2.9 巨觀唯象波速的半理論分析 61
2.9.1 岩石中巨觀波速的尺度效應和頻散效應 61
2.9.2 岩石中巨觀唯象波速的半理論分析 62
2.9.3 巨觀唯象波速半理論公式的套用 64
2.10 小結 68
參考文獻 69
第3章 岩石波動與細微觀結構相互作用原理 72
3.1 引言 72
3.2 實驗技術 72
3.3 實驗結果 74
3.4 基於格林函式法的理論模型 77
3.4.1 雙裂紋模型 79
3.4.2 單橢圓孔洞模型 80
3.4.3 雙橢圓孔洞模型 82
3.4.4 數值計算 87
3.5 缺陷內部應力邊界條件 90
3.5.1 均勻應力分布邊界條件 91
3.5.2 等剛度係數應力邊界條件 92
3.5.3 模型計算結果 92
3.6 含多種尺寸缺陷的岩石彈性波傳播 96
3.7 彈性波傳播與地應力狀態 99
3.7.1 開挖卸荷對岩石聲波地震波速度的影響 99
3.7.2 開挖卸荷過程中岩石波速 101
3.7.3 幾何結構變化對聲波波形的影響 103
3.7.4 聲波和地震波波速與地應力確定 104
3.8 小結 105
參考文獻 105
第4章 岩石微界面動力學原理 107
4.1 引言 107
4.2 粗糙表面形態及描述 107
4.2.1 隨機抽樣法 107
4.2.2 雷射掃描和BG法 108
4.2.3 粗糙表面的對稱群描述及演化 109
4.3 微動摩擦表面演化 112
4.3.1 岩石節理微動摩擦過程 112
4.3.2 微動摩擦表面變形的控制方程 115
4.4 岩石微動摩擦實驗技術 117
4.4.1 桿束實驗技術 117
4.4.2 聲發射實驗技術 118
4.4.3 紅外測溫技術 121
4.5 岩石微動摩擦過程的物理特性 127
4.5.1 界面微動滑移特性 127
4.5.2 界面微動滑移的聲發射和溫升 128
4.6 小結 134
參考文獻 134
第5章 複雜應力狀態下岩石波動效應 136
5.1 引言 136
5.2 主動和被動圍壓實驗 138
5.3 動態壓剪實驗 139
5.3.1 實驗原理 139
5.3.2 花崗岩壓剪動特性 141
5.3.3 花崗岩壓剪耦合特性 142
5.4 真三軸應力狀態下動態衝擊實驗 145
5.4.1 實驗原理 145
5.4.2 混凝土三軸動特性 147
5.4.3 混凝土三軸強度 149
5.4.4 中間主應力影響 151
5.4.5 討論——橫向效應 151
5.5 三軸應力狀態下侵徹性能 152
5.5.1 實驗原理 152
5.5.2 三軸靜載下的侵徹回響 154
5.6 岩石礦物靜高壓研究 159
5.7 小結 163
參考文獻 164
第6章 岩石非均勻性與波動原理 167
6.1 引言 167
6.2 實驗技術 167
6.2.1 X射線成像與衍射 167
6.2.2 數字散斑技術 169
6.2.3 岩石中的位移場和應變場 172
6.3 岩石非均勻性的表征和演化 173
6.3.1 同時X射線成像與衍射 173
6.3.2 數字散斑結果與Weibull分布統計 177
6.3.3 應變場中非均勻性的演化 180
6.4 非均勻性波動傳播 186
6.4.1 碳化硼顆粒體系中非均勻性壓縮帶演化 186
6.4.2 碳化硼固體中損傷導致的非均勻性演化 188
6.5 岩石壓剪耦合波動方程 191
6.5.1 岩石壓剪耦合本構模型的特點 191
6.5.2 岩石壓剪耦合波動方程 192
6.6 岩石細觀非均勻壓剪耦合波動傳播 193
6.6.1 基於微力學的應力應變關係 193
6.6.2 壓剪耦合的應力應變關係 195
6.6.3 壓剪耦合的波動傳播 197
6.7 岩石熱力耦合波動方程 202
6.8 小結 205
參考文獻 206
第7章 岩石波動過程的量綱分析原理 207
7.1 引言 207
7.2 π定理與量綱分析 208
7.3 岩石波動過程中的無量綱量 209
7.4 岩石中無量綱量的演化律 211
7.4.1 時溫等效原理中的時間與溫度的演化 211
7.4.2 孔隙流動中特徵頻率演化 212
7.4.3 侵徹過程中強度機制與壓縮機制的演化 214
7.4.4 岩石動態破壞過程中拉伸破壞與剪下破壞的演化 214
7.5 岩石動力學過程的量綱分析 215
7.6 小結 219
參考文獻 220
附錄2A 孔隙介質模型 221
