巖石的損傷力學及斷裂力學綜述-免費閱讀
【正文】 [3] 谷繼成、謝小碧、趙莉 強余震的時間分布特征及其理論解釋，地球物理學報，第22卷，第1期，1979年。目前也有很多文獻，把損傷與斷裂結合起來考慮問題，提出了綜合考慮材料損傷與斷裂的破壞力學理論 ，該理論也已在實踐中得到了一定的應用。在結構方面，巖石中包含了許多地殼歷史留下的痕跡，如裂紋、節(jié)理、層理、軟弱夾層和斷層等，此外巖石中也包含了許多微裂紋、孔洞等； 在力學性能方面，巖石承受著現(xiàn)場地應力和歷史上殘留應力的雙重作用，表現(xiàn)出不同的缺陷，使得巖石材料不能達到理想的強度。在經(jīng)歷長期大量的研究后，這種停滯現(xiàn)狀的原因是值得探討和關注的，畢竟損傷力學研究的最終目的是工程應用。因此，除了從宏觀尺度對巖石材料的力學性能進行進一步研究外，還應從巖石材料的細觀結構出發(fā)，通過對細觀結構變化的物理和力學過程的分析來研究巖石的細觀損傷及其演化過程，并結合理論和試驗成果建立力學模型，利用巖石細觀損傷數(shù)值模擬的研究方法揭示巖石損傷演化過程及其破壞機理。 損傷力學按其和材料細觀結構的緊密程度可分為唯象損傷力學、準唯象損傷力學、細觀損傷力學、細觀計算損傷力學。并用于三峽船閘高邊坡閃云斜長花崗巖的損傷擴展分析(1997) 。目前損傷理論已在能源、交通、軍工等眾多領域中得到廣泛的應用。3 損傷力學損傷力學是固體力學的一個重要的分支學科，是應工程技術的發(fā)展對基礎學科的需求而產(chǎn)生。試驗已證實，在膠結面上存在一定的凝聚力。例如把斷裂力學中的應變能釋放率公式和位移公式與震級一能量公式用來求得震源參數(shù)與地殼巖石應力狀態(tài)之間的關系，以服務于地震預報的目的；又如采用流變一斷裂模型，來解釋余震序列的時間滯后特性；再如用斷裂力學理論分析圓盤裂紋穩(wěn)態(tài)擴展條件，進而討論斷層參數(shù)、應力場參數(shù)和巖石物理力學特性參數(shù)與膨脹現(xiàn)象間的關系，以解釋有的地區(qū)震前沒有膨脹現(xiàn)象而有的地區(qū)震前卻有強烈的膨脹現(xiàn)象。由于斷裂力學逐漸被許多巖石力學工作者所接受，近年來這方面的研究成果顯著增加。H在裂紋(奇異缺陷)附近區(qū)域中的材料必然具有更嚴重的分布缺陷, 它的力學性質必然不同于距離裂紋尖端遠處的材料。物體中的裂紋被理想化為一光滑的零厚度間斷面。關鍵詞：巖石 斷裂力學 損傷力學 應用 1 引 言 巖石的破壞過程總是伴隨著損傷(分布缺陷)和裂紋(集中缺陷)的交互擴展, 這種耦合效應使得裂紋尖端附近區(qū)域材料必然具有更嚴重的分布缺陷。這些缺陷的發(fā)生與發(fā)展表現(xiàn)為材料的變形與破壞。 1949年，奧羅萬在分析了金屬構件的斷裂現(xiàn)象后對格里菲斯的公式提出了修正，他認為產(chǎn)生裂紋所釋放的應變能不僅能轉化為表面能，也應轉化為裂紋前沿的塑性應變功，而且由于塑性應變功比表面能大得多以至于可以不考慮表面能的影響，其提出了以下公式： 該公式雖然有所進步，但仍未超出經(jīng)典的格里菲斯公式范圍，而且同表面能一樣，應變功U是難以測量的，因而該公式仍難以應用在工程中。另外，為了工程方面的需要，還研究含裂紋的結構在什么條件下破壞；在一定荷載下，可允許結構含有多大裂紋；在結構裂紋和結構工作條件一定的情況下，結構還有多長的壽命等?？梢灶A料，斷裂力學將在礦山工程實際應用方面表現(xiàn)出強大的生命力。實際壩踵是應力奇點，用連續(xù)介質力學分析其應力是困難的。上述方法原則上也適用于巖質邊坡和拱壩壩肩穩(wěn)定分析。 我國學者對巖石損傷力學也進行了大量的研究。這就涉及巖石材料的損傷檢測與識別問題。 巖石損傷力學的研究特點 以巖體的節(jié)理的分布與組合為基礎，建立節(jié)理巖體的初始損傷張量，將巖體的幾何特性及其力學特性相聯(lián)系，為巖體強度的預測與評價做出有根據(jù)的理論基礎，在此基礎上提出損傷的擴展和演化方程，并以此進行巖體隨機損傷場的有限元法分析。巖石材料力學性能的研究是建立在試驗基礎上，不但需要花費大量的人力、財力和物力，而且往往受試驗條件、環(huán)境條件等的限制，因此所得到的試驗結果很難真實的反映巖石材料的力學特性。 巖石損傷力學在工程應
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