《岩土材料的环境效应》通过一系列不同应力、化学溶液及渗流等耦合作用过程中岩土试件的即时加载试验等单轴和三轴压缩细观和宏观力学试验，分析了不同环境以及化学、渗流与应力耦合侵蚀下岩土材料的力学效应。综合运用土力学、损伤力学、孔隙介质力学、渗流理论、弹塑性力学及物理化学等理论，研究了各种环境效应下岩土材料破裂过程的非线性损伤演化规律和机理，建立了岩土的化学损伤演化变量及本构模型，提出了相应的非线性力学分析与数值模拟方法，并将上述环境效应机理研究初步应用于岩土工程。《岩土材料的环境效应》可作为岩土工程领域内的科研人员及大专院校土木工程、岩土工程、工程地质等专业的研究生用书，也可供从事岩土工程设计、勘察和试验的工程技术人员参考。

1 绪论

1.1 岩土材料的环境效应研究背景

1.2 岩土材料的环境效应研究现状

1.2.1 水泥土环境效应研究现状

1.2.2 混凝土环境效应研究现状

1.2.3 岩石环境效应研究现状

1.2.4 损伤力学与岩土工程研究现状

1.2.5 细观力学与岩土工程研究现状

1.2.6 岩土本构模型研究现状

1.3 研究思路和方法

1.3.1 研究思路

1.3.2 研究方法

1.3.3 研究内容

2 水泥土的环境效应试验研究

2.1 概述

2.2 宏观试验方案设计与优化

2.2.1 侵蚀环境设计

2.2.2 加载装置与观测系统

2.2.3 水泥土试样的制备

2.3 环境侵蚀下水泥土的单轴压缩破裂试验

2.3.1 试验过程

2.3.2 试验结果分析

2.4 环境侵蚀下水泥土力学特性的时间效应

2.4.1 不同pH值对水泥土强度增长趋势的影响

2.4.2 不同离子浓度影响的强度增长趋势

2.4.3 不同化学溶液对水泥土强度增长趋势的影响

2.5 水泥土冻融和侵蚀的双重效应

2.5.1 试验材料制备与试验方案

2.5.2 试验结果分析

2.5.3 冻融循环侵蚀对水泥土力学性能的双重效应

2.6 环境侵蚀下水泥土的三轴压缩试验

2.6.1 试验设备及其原理

2.6.2 三轴压缩破裂试验步骤

2.6.3 试验结果分析

2.7 环境侵蚀下水泥土细观破裂过程的实时观测试验

2.7.1 概述

2.7.2 细观加载仪及其观测系统

2.7.3 细观实时观测试验试件的制备

2.7.4 水泥土的细观破裂实时观测试验

2.7.5 环境侵蚀下水泥土的细观破裂特征实时观测

2.8 小结

3 混凝土的环境效应试验研究

3.1 概述

3.2 试验方案设计与优化

3.2.1 混凝土试件的制备和养护

3.2.2 侵蚀和冻融试验

3.2.3 混凝土试样的抗压试验

3.3 混凝土的环境效应试验研究

3.3.1 纯净水养护的混凝土力学特性

3.3.2 酸侵蚀和冻融循环对混凝土力学特性的影响

3.3.3 硫酸钠侵蚀和冻融循环对混凝土强度的影响

3.4 动态水侵蚀环境下混凝土的环境效应

3.4.1 动态水侵蚀环境下混凝土的侵蚀试验

3.4.2 动态水侵蚀环境下混凝土的侵蚀试验结果分析

3.4.3 动态水侵蚀环境下混凝土的机理分析

3.5 粉煤灰混凝土的环境效应试验研究

3.5.1 试验方法

3.5.2 试验结果分析

3.6 环境侵蚀条件下混凝土的荷载破裂特征

3.7 砂浆的环境效应试验

3.7.1 试验方案及试件制备

3.7.2 试验设备

3.7.3 环境侵蚀条件下水泥砂浆的力学性能

3.7.4 不同pH值的溶液中水泥砂浆的单轴抗压强度试验

3.7.5 不同水泥掺量的水泥砂浆冻融性质

3.7.6 冻融次数对水泥砂浆冻融性质的影响

3.8 小结

4 岩石的环境效应试验研究

4.1 概述

4.2 岩石细观力学加载仪

4.3 岩石单轴压缩破裂过程的实时细观观测试验

4.3.1 岩样的备制

4.3.2 岩石矩形板试件的环境效应

4.4 小结

5 岩土材料的环境损伤机理分析

5.1 概述

5.2 环境侵蚀下岩土材料表面细观损伤特征

5.2.1 水泥土材料的表面损伤

5.2.2 混凝土和砂浆材料的表面损伤

5.2.3 岩石材料的表面损伤

5.3 岩土材料的损伤演化机理分析

5.3.1 环境侵蚀下水泥土的宏－细观损伤机理

5.3.2 化学腐蚀下岩石细现损伤的化学作用分析

5.4 小结

6 岩土材料的环境损伤本构模型及应用

6.1 概述

6.2 环境侵蚀下水泥土的环境损伤本构模型

6.2.1 水泥土环境损伤本构模型的建立

6.2.2 水泥土破坏形式的损伤本构模型

6.2.3 损伤本构模型的应用

6.3 环境侵蚀条件下水泥土的神经网络本构模型

6.3.1 神经网络本构模型的建立

6.3.2 神经网络计算框图

6.3.3 网络模型的训练和优化

6.3.4 实例验证

6.4 环境侵蚀下岩石细观损伤的断裂力学模型

6.4.1 岩石断裂的理论基础

6.4.2 断裂准则

6.4.3 细观损伤的断裂分析

6.5 环境效应下岩土材料的工程应用

6.5.1 概述

6.5.2 水泥土搅拌桩的环境效应

6.5.3 喷射混凝土材料的环境效应

6.5.4 岩石材料的环境效应及耐久性

6.6 小结

参考文献2100433B

陈四利，1959年生，辽宁绥中人，沈阳工业大学教授。1982年7月毕业于沈阳工业大学应用力学专业，获学士学位；2003年获东北大学工程力学专业博士学位。

从教20多年以来，主讲了《材料力学》、《弹性力学》、《土木工程材料》、《土力学及地基基础》、《断裂与损伤力学》和《高等岩土力学》等课程。在科研方面，主要从事有关工程材料与结构的断裂、损伤与疲劳、结构强度、环境岩土工程理论与试验以及岩土力学理论与应用等方向的研究，曾主持和参加国家自然科学基金项目、省部级科研项目以及多项横向课题研究，发表学术论文60余篇，参编专著2部。

宁宝宽，1971年生，辽宁抚顺人，沈阳工业大学副教授。1994年毕业于东北大学矿山建筑专业，获学士学位；2006年获东北大学结构工程专业博士学位。长期从事结构力学、土力学地基基础等课程的教学工作和相关研究工作，发表学术论文30多篇。

序

1 导言

1.1 岩土材料的结构性问题

1.2 岩土材料结构问题研究回顾

1.3 对岩土结构性问题的讨论

1.4 本书的结构、主要内容和特点

第一部分 岩土材料结构模型及其参数描述

2 岩土材料结构理论概要

2.1 岩土材料的特征

2.2 岩土材料结构模型及相关内容

2.3 岩土材料结构模型分析理论的主要思想和内容

2.4 基于岩土材料结构模型的分析理论与方法讨论

3 岩土材料颗粒形态研究

3.1 颗粒的几何形态参数及其描述

3.2 岩石结构面及颗粒模拟生成模型

3.3 颗粒搬运生成及生长型模型

4 岩土材料颗粒间连接关系及性能研究

4.1 颗粒形态及接触类型

4.2 颗粒接触类型及弹性域模型

4.3 小接触面颗粒接触的刚度计算

4.4 颗粒连接性能的影响特性分析

5 岩土材料结构网络几何拓扑关系及其描述

5.1 结构网络模型的基本假定

5.2 结构网络模型的描述

5.3 岩土材料结构网络的相关统计参数

5.4 特殊类型岩土材料结构网络模型的描述

第二部分 岩土材料结构的静态刚度分析

6 岩土材料结构静态剐度分析方法

6.1 岩土材料结构静态刚度分析的基本条件和内容

6.2 颗粒连接分析

6.3 颗粒链与力链分析

6.4 统计域分析理论

7 静态组构独立分布连接型颗粒材料本构模型

7.1 模型思路及基本假定

7.2 统计域上的能量等效均匀化

7.3 统计域上的本构模型

7.4 本构模型的若干问题讨论

8 引入形参数的颗粒系统的均匀化理论

8.1 形参数均匀化方法

8.2 常见类型位移模式和结构的形参数

8.3 一般结构形参数的确定方法探索

8.4 形参数意义及特点

9 稳定土体结构刚度等元胞正交模型

9.1 模型的基本假定和孔的描述

9.2 基于等元胞正交模型的土体性能分析

9.3 带孔结构的性能分析

9.4 模型分析结果的推广

第三部分 岩土材料结构的临界强度理论

10 岩土材料结构临界强度理论概述

1O.1 岩土材料结构临界强度

10.2 岩土材料结构破坏形式及其特征分析

10.3 岩土材料强度模型及其特点

11 岩土材料结构临界强度模型理论

11.1 土体简单颗粒结构强度模型

11.2 统计域上的结构强度

11.3 一些问题的思考

12 土体颗粒链强度模型

12.1 颗粒链强度模型

12.2 摩擦型颗粒链强度分析

12.3 基于颗粒稳定链的土体强度理论

12.4 颗粒链强度理论的工程应用思考及其结论

13 分形结构土体强度理论

13.1 分形结构的特点及其描述

13.2 分形结构的强度分析

13.3 分形土体结构强度问题的进一步讨论

第四部分 岩土材料结构的动态分析

14 岩土材料结构动态分析基础

14.1 岩土材料的结构动态变化特征

14.2 岩土材料动态分析的概念

14.3 岩土材料结构动态分析原理及方法

15 岩土材料结构动态分析的马尔科夫模型

15.1 基本假定和相关解释

15.2 结构演化模型

15.3 传递概率矩阵

15.4 结构演化的状态统计量及本构关系

16 岩土材料结构全状态理论

16.1 材料结构状态及状态可达网络

16.2 材料结构全状态理论及全状态函数的概念

16.3 基于材料结构全状态函数的本构关系模型

16.4 材料结构全状态函数的讨论

17 岩土材料结构性问题研究展望

17.1 理论研究

17.2 实验验证性研究

17.3 计算机模拟研究

17.4 宏观计算分析研究

参考文献

《岩土材料结构分析》通过对岩土这种具有复杂性结构的材料的分析和阐述，以岩土材料结构的颗粒模型为基础，分析了岩土材料结构的静态与动态的受力及变形特征，从理论上介绍了岩土类复杂材料的理论体系和框架。主要内容包括：岩土材料结构模型及其参数描述、岩土材料结构的静态刚度分析、岩土材料结构的临界强度理论、岩土材料结构的动态分析。

本书是大土木工程专业系列教材之一，专门为岩土工程专业的研究生而编写。本书涵盖了目前本课程教学的主要内容，汇集了相对成熟的理论，及近年来的新研究成果。本书共有10章，第1章绪论，第2章应力分析与应变分析，第3章岩土的破坏准则和屈服准则，第4章岩土的弹性理论，第5章岩土的塑性理论，第6章岩土的塑性模型，第7章岩土的粘性理论，第8章岩土的损伤理论，第9章土的扰动理论，第10章非饱和土的本构模型。

本书既可以作为研究生的教材，也可以作为工程技术人员的参考书，还可以作为相关专业研究生的参考书。