岩石力学损伤和流变本构模型研究

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岩石动力学特征、含损伤本构模型及破坏机理研究

岩石动力学特征、含损伤本构模型及破坏机理研究1.引言岩石是地球壳的重要组成部分，其力学性质的研究对于地质工程和地质灾害防治具有重要意义。

岩石动力学是研究岩石在外部荷载作用下的变形、破坏和演化规律的学科，其研究内容涉及岩石的物理特性、损伤本构模型和破坏机理等方面。

本文旨在探讨岩石动力学特征、含损伤本构模型及破坏机理的研究现状和发展趋势。

2.岩石动力学特征岩石的力学性质受其岩石类型、组成、结构和成因等因素的影响。

常见的岩石类型包括花岗岩、页岩、砂岩等。

这些岩石在外部荷载作用下表现出不同的变形和破坏特征。

例如，花岗岩具有高强度和硬度，但其脆性较大；而页岩和砂岩具有较低的强度和硬度，但具有一定的韧性。

岩石的物理特性也对其动力学特征产生重要影响。

例如，岩石的孔隙度、透水性和裂隙结构等都会影响岩石的变形和破坏规律。

此外，岩石的应力-应变关系、黏弹性特征和损伤演化规律也是岩石动力学研究的重要内容。

3.含损伤本构模型损伤是岩石在荷载作用下的重要物理现象，其产生和发展会导致岩石的强度和变形性能发生变化。

因此，研究岩石的含损伤本构模型对于预测岩体的变形和破坏具有重要意义。

目前，常用的岩石损伤模型包括线性损伤模型、非线性损伤模型和渐进损伤模型等。

这些模型通过描述岩石的损伤演化规律和应力-应变关系，可以有效地预测岩石在不同荷载作用下的力学性能。

例如，线性损伤模型假设岩石中的微裂隙呈线性分布，通过引入损伤参数来描述岩石的剪切强度和弹性模量等性质的变化规律；非线性损伤模型则考虑岩石中微裂隙的非线性行为，可以更准确地描述岩石的变形和破坏过程。

4.破坏机理岩石的破坏是岩石动力学研究的核心问题之一。

研究岩石的破坏机理可以帮助我们深入理解岩石在荷载作用下的变形和破坏规律，从而指导工程实践中的岩土工程设计和地质灾害防治工作。

岩石的破坏机理包括岩石的微观破坏过程和宏观破坏特征。

微观破坏过程主要指岩石内部微裂隙的扩展和聚集过程，其发展规律决定了岩石的宏观破坏特征。

单轴压缩岩石损伤演化细观机理及其本构模型研究

单轴压缩岩石损伤演化细观机理及其本构模型研究一、本文概述本文旨在深入研究单轴压缩下岩石损伤演化的细观机理，并探讨其对应的本构模型。

通过对岩石在单轴压缩过程中的微观破坏行为进行详细分析，揭示岩石损伤演化的内在机制，进而建立能够准确描述岩石力学行为的本构模型。

这一研究对于理解岩石的力学特性、预测岩石工程的稳定性和优化岩石工程设计具有重要意义。

在概述部分，本文将首先介绍单轴压缩试验的基本原理和方法，以及其在岩石力学研究中的应用。

随后，将概述岩石损伤演化的基本概念和研究现状，包括岩石损伤演化的定义、分类、影响因素等。

在此基础上，本文将提出研究目的和意义，明确研究内容和方法，并简要介绍论文的结构和主要研究成果。

通过本文的研究，我们期望能够深入理解岩石在单轴压缩下的损伤演化过程，揭示其细观机理，并建立相应的本构模型。

这将有助于我们更好地预测和控制岩石工程的稳定性和安全性，为岩石工程的设计、施工和维护提供科学依据。

二、单轴压缩岩石损伤演化细观机理在单轴压缩条件下，岩石的损伤演化细观机理是一个复杂而关键的科学问题。

单轴压缩是指岩石在单一轴向压力下发生的变形和破坏过程，它是岩石力学中最基本也是最重要的试验手段之一。

在这个过程中，岩石内部的微裂纹、微孔洞等损伤会不断演化，最终导致岩石的宏观破坏。

岩石在单轴压缩过程中，由于其内部存在的非均匀性和初始损伤，会导致应力分布的不均匀。

在应力集中区域，微裂纹会首先产生并扩展。

这些微裂纹的扩展方向往往与最大主应力方向一致，形成所谓的“翼裂纹”。

随着应力的增加，微裂纹会不断扩展、连接，形成宏观裂纹，导致岩石的整体强度降低。

岩石的损伤演化过程中还伴随着能量的耗散和释放。

在微裂纹产生和扩展的过程中，会消耗一部分外部输入的能量，并以热能的形式释放出来。

同时，岩石内部的损伤还会导致其弹性模量、泊松比等力学参数的降低，进一步影响岩石的应力-应变关系。

岩石的损伤演化还受到多种因素的影响，如岩石的矿物成分、颗粒大小、孔隙率、温度、压力等。

岩石材料的蠕变实验及本构模型研究

岩石材料的蠕变实验及本构模型研究引言：岩石是地球上最基础的构造材料之一，其性质的研究对于地质科学以及岩土工程领域具有重要意义。

岩石在地壳中扮演着起支撑与保护作用，因此了解岩石的变形行为以及蠕变性质对于地质灾害的预测与评估具有重要的指导意义。

本文将就岩石材料的蠕变实验及本构模型研究进行详细阐述。

一、岩石材料的蠕变实验蠕变是指物质在长时间内受到持续应力下的变形现象。

岩石材料由于具有多种类型的孔隙和裂隙，因此其蠕变行为比一般材料更为复杂。

蠕变实验是研究岩石材料蠕变性质的主要手段之一，其目的是了解岩石在不同应力、不同温度和不同时间下的蠕变特性。

1.实验设备蠕变实验一般需要使用蠕变试验机，该仪器能够提供连续加载并测量样品的应力和应变，同时控制温度。

实验所需的试样通常需要根据具体需要制备。

此外，还需要一些测量设备，如蠕变计和应变测量仪等。

2.实验过程蠕变实验的过程包括准备试样、加载试样、施加应力、保持应力和测量应变等步骤。

首先，需要根据实验要求制备符合标准的试样。

然后，将试样放置在蠕变试验机上，施加适当的负载并开始加载。

在加载过程中，需要保持恒定的应力并测量试样的应变，常用的应变测量方法有外部应变计和内部传感器等。

最后，根据实验结果绘制蠕变曲线，分析蠕变行为。

本构模型是描述材料力学性质的数学模型，通过建立岩石材料的本构模型，可以预测岩石的变形行为并进行力学仿真研究。

目前常用的岩石本构模型有线性弹性模型、弹塑性模型和粘弹性模型等。

1.线性弹性模型线性弹性模型是最简单的本构模型，它假设岩石材料的应力应变关系是线性的，即满足胡克定律。

这种模型适用于小应变范围内的岩石变形，但无法描述岩石的时间依赖性和非线性特性。

2.弹塑性模型弹塑性模型考虑了岩石在加载时的弹性变形和塑性变形，常用的模型有Mohr-Coulomb模型、Drucker-Prager模型等。

这些模型能够更准确地描述岩石的变形行为，但在蠕变时间很长的情况下，塑性本构模型可能会失效。

岩石的统计损伤本构模型及临界损伤度研究

KAN G Ya m ing 1, L IU Chang w u 1, JIA Yan 2, MA L i w ai1, FANG Yan q iang 1
( 1. Schoo l of Hydraul ic and H ydroelectric E ng. , S ichu an U n iv. , Chengdu 610065, Ch ina; 2. D iv is ion of Basic Courses, N orth U n iv. for N at ion alities, Y inchan 750021, Ch ina)
工程意义。基于岩石内部缺陷分布的随机性, 建立了围压和轴压共同作用下岩石的统计损伤本构模型。并通过砂
岩的三轴压缩试验确定了模型里的参数, 定性分析了围压对损伤度的影响。研究结果表明: 1)模型能反映围压效
应, 即可以体现岩石强度随围压变化的规律; 并且模型参数确定方法揭示了模型参数的物理意义; 2)通过岩石的应
从细观角度讲, 原子的最终分离用作用于有效承载面积上的有效应力的临界值来表征, 可以称之为 ¥ , 因为这是能够作用于材料的最大应力。
¥ = e = 1 - D cr
( 3)
式中, e 为有效应力, D cr 为临界损伤度。
实际上, 材料的极限应力 c 容易获得, 因此,
¥ 可以用 c 去近似 (但是 c ¥ ), 于是临界损
力 - 应变全曲线特征及峰值应力与应变确定模型参数, 不同的围压对应着不同的参数; 3) 临界损伤度与岩石所处
的应力状态有关, 同一种岩石在不同围压下临界损伤度是变化的; 4)由分布参数 m 的物理含义可知, m 可以做为表

岩石动力学特征、含损伤本构模型及破坏机理研究

岩石动力学特征、含损伤本构模型及破坏机理研究1. 引言1.1 概述岩石是地壳中最基本的构成要素之一，其在地质工程、矿山开采和岩土工程等领域中具有重要的应用价值。

由于受到多种外界力学和环境条件的作用，岩石在长期的负荷下会发生变形、损伤甚至破坏。

因此，了解岩石的动力学特征以及其本构行为对于推进相关领域的科学研究和工程实践具有重要意义。

1.2 文章结构本文主要围绕岩石动力学特征、含损伤本构模型以及破坏机理展开，结构包括五个主要部分。

引言部分旨在介绍文章的背景和目标，并概括性地提及每个章节的内容。

第二部分将重点讨论岩石的力学特性、动态响应以及常用的实验与模拟方法。

第三部分将探讨含损伤本构模型，并介绍不同理论基础下引入损伤概念建立的本构模型，并对参考文献及其应用情况进行综合分析。

第四部分将深入研究岩石的破坏机理，包括对岩石破坏过程的分析、破坏预测与评估方法的探讨，并通过相关案例进行实例展示。

最后，第五部分将总结全文，并对该领域的进展和局限性进行评价，同时展望未来发展方向和可能遇到的挑战。

1.3 目的本文旨在系统地探讨岩石动力学特征、含损伤本构模型以及破坏机理的研究进展。

通过对国内外相关文献进行综合分析和总结，明确目前岩石动力学及其相关领域存在的问题和挑战，并提出未来发展方向。

通过本文的撰写，期望为岩石工程领域的科学研究和工程实践提供参考依据，促进该领域的进一步发展。

2. 岩石动力学特征研究：2.1 岩石的力学特性：岩石是一种复杂的多相介质，其力学特性对于岩石工程及地质灾害评估至关重要。

岩石的力学特性包括弹性模量、抗压强度、剪切强度以及岩石的变形行为等。

弹性模量是指岩石在受到外界作用力时产生的应力与应变之间的关系，反映了岩石的刚性；抗压强度则表示了岩石能够承受的最大压缩应力；剪切强度是指在试验条件下，岩石开始发生剪切失稳断裂之前所能承受的最大剪应力。

此外，岩石还具有很强的非线性行为。

当外部载荷增加到一定程度时，即会导致岩石发生塑性变形甚至失稳断裂。

岩石流变的本构模型及其智能辨识研究

岩石流变的本构模型及其智能辨识研究岩石流变是岩土工程围岩失稳破坏的重要原因之一。

本文在综述国内外前人有关研究的基础上，围绕“岩石流变的本构模型”这一中心课题，从模型的构建和辨识两个方面进行了创造性研究。

为使预定的研究工作能顺利开展，首先整修了本实验室现有的两台CFQ-1型单轴蠕变试验仪，并对其中的一台蠕变仪进行了改装，使之不但能进行岩石的单轴蠕变试验，而且能进行结构面的直剪蠕变试验。

此外，还自行研制开发了一台用于软岩流变研究的蠕变-松弛耦合试验仪。

为了克服软岩试件加工成型的困难，研究了一种以石蜡、大理石砂和凡士林等为原料的软岩相似材料，该材料与自然界泥页岩等较软弱岩类具有十分相似的力学性质，适合于作软岩的流变试验研究。

进行了软岩的不含结构面、含倾角为0°、15°、30°、45°结构面试件的相似材料逐级加卸载蠕变试验，提出了一种可用来描述软岩复杂非线性流变力学行为的新的复合力学模型。

由此出发，详细探讨了软岩蠕变的结构效应，获得了该复合力学模型参数值与结构面倾角值之间的非线性回归函数关系。

在本实验室原有试验工作的基础上，研究了软岩流变的尺寸效应。

据某工程现场砂质页岩不同尺寸岩样的单轴蠕变试验结果，以萨乌斯托维奇模型为该类岩石的流变力学模型，研究了其本构参数的尺寸效应，获得了试件尺寸与流变模型本构参数值间的量化关系。

由此探讨了对工程岩体作连续性假设时涉及的连续微元尺寸概念及所适用的岩体范围。

进行了结构面的逐级加卸载压剪蠕变试验，对结构面蠕变力学行为进行了详细的讨论，并提出了一种适用于描述结构面复杂非线性流变力学行为的新的复合力学模型。

以此为基础，探讨了结构面流变的表面粗糙度效应，获得了此复合模型力学参数值与结构面表面粗糙度值之间的非线性回归函数关系。

采用新研制的蠕变-松弛耦合试验仪，进行了软岩的蠕变-松弛耦合试验，探讨了该仪器简单实用的工作原理，获得了如下结论：所研制的试验仪能用于软岩长期强度的测定及流变本构方程参数的确定：其加载方式有单级加载和逐级加载两种方式，其中后者用于软岩长期强度的确定时更为客观科学；该仪器用时较省、操作简便、稳定性好、精度较高，所得结果偏于安全，可在工程中推广应用。

考虑损伤的岩石本构关系的研究进展

的ｏ一关系，－．那么按孔隙三维面密度定义的损伤矩阵（张量）与按变形模量折减定义的损伤矩阵（张量）在理论上是等价的。１３其他方面的相关性研究．已有的较多的研究表明，岩石结构中的细观缺陷（如孔洞、裂隙等）的尺度分布、空间分布和＝石旁等观破碎后的块度分布均具有较强的分形特征，分形维数恰当的表征了岩石的损伤程度和破碎程度。高峰（９７年）１９等应用先进的实验技术（压汞法）和分形几何方法（图象分析法）研究了岩石损
维普资讯
２００２年后勤工程学院学报第】期
考虑损伤的岩石本构关系的研究进展
周玉宏刘元雪赵燕明
（军事土木工程系）
摘
要
对ＣＴ识别技术用于岩石损伤测量厦损伤理论分析进行了综述，当前的考虑对
损伤的岩石本构模型（场围岩破损过程的断裂损伤模型，理岩体脆弹性断裂模型，石爆采节岩破损伤模型等）进行了简要评述，并提出进一步研究的设想。关键词岩石；伤；拘关系；展损本进文献标识码：Ａ中图分类号：４２ＴＵ５
收稿日期：０２０Ｉ—Ｏ一Ｏ４５
周玉宏（９６）男，１７一，安徽蚌埠人，硕士生，主要从事岩土工程稳定性分析研究
维普资讯
６０后勤工程学院学报２００２疰
密一微裂纹萌生一分叉一发展一断裂一破坏一卸载等各个阶段清晰的ＣＴ图象，并引人了初始损伤影响因子，定义了一个基于ｃＴ数的新的损伤变量，有利于ｃＴ试验结果的分析从定性走向定量，并为

岩石动力学特征、含损伤本构模型及破坏机理研究

岩石动力学特征、含损伤本构模型及破坏机理研究一、引言岩石是地球地壳的重要组成部分，其力学性质和破坏机理对地质工程和岩土工程具有重要影响。

岩石动力学特征、含损伤本构模型及破坏机理的研究，不仅对工程设计和施工具有指导意义，也对地质灾害预测和防治具有重要意义。

本文将从岩石的动力学特征入手，探讨其损伤本构模型和破坏机理，为岩石力学的研究提供一些思路和方法。

二、岩石的动力学特征1.岩石的基本性质岩石作为地壳的固态材料，具有一定的物理性质和化学成分。

其物理性质包括密度、孔隙度、饱和度等，化学成分则影响岩石的力学性质和破坏特征。

同时，岩石的结构、晶体排列和裂纹分布也是其动力学特征的重要组成部分。

2.岩石的动力学参数岩石在受力作用下会产生应力和应变，这些动力学参数对岩石的力学性质和破坏机理具有重要影响。

岩石的弹性模量、剪切模量、泊松比等参数是其动力学特征的重要指标，通过实验测试和数值模拟可以获得这些参数，为岩石力学研究提供了基础数据。

三、含损伤本构模型1.损伤本构模型的概念损伤本构模型是描述岩石在受力过程中损伤演化和力学行为的数学模型。

其基本思想是将岩石的承载能力随损伤参数的增加而减小，从而描述岩石的破坏过程。

损伤本构模型是岩石力学研究的重要理论工具，为分析岩石的变形和破坏提供了重要思路。

2.典型的损伤本构模型目前常用的损伤本构模型包括Mohr-Coulomb损伤模型、Drucker-Prager损伤模型、Hoek-Brown损伤模型等。

这些模型都是基于损伤力学和弹塑性理论发展而来，通过引入损伤参数描述岩石的力学性质和破坏行为，为工程实践和科学研究提供了重要的参考。

四、岩石的破坏机理1.岩石的破坏形式岩石在受到外力作用下会出现不同形式的破坏，包括拉裂破坏、压碎破坏、剪切破坏等。

不同形式的破坏对岩石的力学性质和稳定性具有不同影响，因此破坏形式的研究是岩石力学研究的重要内容。

2.破坏机理的研究岩石的破坏机理是岩石力学研究的核心问题，不同的岩石类型和受力条件下会出现不同的破坏机理。

基于循环荷载作用下岩石疲劳本构模型研究及参数分析

基于循环荷载作用下岩石疲劳本构模型研究及参数分析岩石流变力学一直是岩石力学理论研究中的难点和热点。

对于岩石流变特性的研究,一般从两个方面入手,一是研究岩石流变的本构模型,主要的组合模型是由三个最基本的流变元件(弹性元件,黏性元件,塑性元件)通过串、并联的方式组合而成的;二是通过流变实验研究,主要包括单轴压缩流变试验和三轴压缩流变试验等。

然后通过对实验数据进行拟合,或用神经网络等方法来辨识和反演模型参数。

目前虽然描述岩石流变特征的模型较多,但是这些模型都只是对蠕变的前两个阶段有效,对于非线性加速蠕变阶段无效,即使有不少学者基于非线性黏性元件、断裂损伤理论或者内时理论提出了改进的模型,也由于模型参数较多而使辨识过程很难。

为此,本论文选取了岩石流变本构模型中具有代表性的西原模型和宾汉姆两种传统模型,基于循环荷载下对这两种模型进行改进,提出一种能够描述岩石非线性流变的改进的疲劳本构模型,用来表征岩石的加速蠕变阶段。

通过用前人试验得到的岩石蠕变试验数据进行非线性拟合得到模型参数,进而对模型参数进行了分析。

同时对比分析了两种改进模型的力学模型结构、模型参数、模型表示岩石的流变特征和两种改进模型的适用范围。

本论文所取得的研究成果如下:(1)在传统流变模型基本元件的基础上,通过查阅文献,概括总结了循环荷载作用下岩石疲劳模型组成中的弹性疲劳元件(HF)、黏性疲劳元件(NF)和塑性疲劳元件(YF)三种基本疲劳元件,并对三种疲劳元件的本构关系和组合规律做了表述。

给出了基本元件在循环荷载下的等效应力函数表达式,并对循环荷载下岩石疲劳变形的特征和变形量的组成作了介绍。

(2)通过将传统西原模型黏塑性体中线性黏性元件替换为含疲劳参数n的非线性黏性元件,建立了循环荷载作用下改进的西原疲劳模型,用以表示循环荷载作用下岩石的非线性流变特性,并推导出了改进后疲劳模型的本构方程。

通过查阅文献,用前人研究的在循环荷载作用下各类岩石的加载试验的试验数据对本构方程进行合理性拟合验证,并拟合出模型参数,拟合结果表明:与既有岩石疲劳试验结果相比,改进的西原疲劳模型能更好描述循环荷载下岩石的减速、等速、加速三个疲劳变形阶段,拟合相关系数均在0.994以上,高者达到了0.997,而且模型含有较少的参数,说明该模型能够充分地反映循环荷载下岩石的非线性变形特性,从而验证了模型的合理性。

一种岩石损伤流变模型及数值分析

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岩石损伤本构模型研究

过程中的本构关系，而说明了本文模型的合理从
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（）４
当岩石材料承受荷载作用后，宏观裂隙出现在以前，部出现的微裂隙已经影响了岩石材料的力局学性质 … 。假定岩石微元破坏前服从广义虎克定
律，由连续介质损伤力学理论可得如下本构关系＝如（）１一
布，建立了岩石损伤统计本构模型，使岩石本构关系研究取得了一定程度的突破Ｊ。
本文从岩石微元强度统计特性人手，假定岩石微元强度服从幂函数分布，立了岩石损伤统计本建构模型，并用试验数据对本文模型进行了验证。结果表明：本文所得模型能够比较好的反映岩石破坏
贵州大学学报（自然科学版）
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第２７卷
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岩石损伤本构模型研究
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（贵州省公路工程集团总公司，贵州贵阳５００）５０３
摘
要：于应变强度理论和岩石微元强度服从幂函数分布的假定，用统计损伤力学的理论，基利
一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

浅谈岩石损伤力学

浅谈岩石损伤力学岩石是一种典型的脆性材料，表现出与金属、合金和聚合物不同的特性，根本原因就是它是一种内部含有许多微裂隙的多孔介质。

当外界对其施加能量或者荷载时，其裂纹的扩展、汇合将会严重影响到岩石的宏观力学效能，对工程应用带来重大困难。

而岩石损伤力学就是针对这一问题从微裂纹萌生、扩展、演化到宏观裂纹形成、断裂、破坏的全过程进行研究，旨在通过建立岩土损伤本构模型和损伤演化方程，评价岩土体的损伤程度，进而评估其稳定性。

伴随着大规模的岩石工程建设，损伤力学理论取得了丰硕成果，本文仅对损伤力学在国内外研究现状做一个简要综述。

在矿山、水利、交通、国防、能源、人防等众多的岩体工程中，如何评价岩体的稳定性，进行合理的支护决策，以保证工程的安全建设和营运，是岩土力学领域的一个重要课题。

而岩体工程的失稳大多是由断层和裂隙扩展促成的，在岩土工程中随处可见，例如在地下工程中由于开采引起顶板上覆盖层破坏、围岩松动、里层的形成都是岩体中的微裂隙扩展造成的。

然而岩石是自然界的产物，是由多种矿物晶粒、孔隙和胶结物组成的混杂体。

经过亿万年的地质演变和多期复杂的构造运动，使岩石含有不同阶次随机分布的微观孔隙和裂纹。

在宏观尺度上天然岩体又为多种地质构造面（节理、断层和弱面等）所切割。

这些重要特征表征岩石是一种很特殊很复杂的材料，它不是离散介质（因为它是结晶材料），也不是连续介质，因存在着宏、细、微观的不连续性。

岩石材料实质上是似连续又非完全连续，似破断又非完全破断的介质。

所以岩石材料是极其复杂的非连续和非均质体，它的力学属性具有非线性、各向异性及随时间变化的流变特性。

岩石的变形和破坏特性不但和岩石的复杂结构相关，而且还受温度、围压、孔隙水等环境因素的影响。

然而如何才能将岩石的微裂隙影响和细观断裂机理与岩石宏观力学宏观结合起来，把强度和断裂理论建立于微裂纹演化的细观动力学基础上，从而导出宏观的力学量，更好的解决岩石的稳定和强度问题？成为啦广大岩土工作者必须急待解决的课题，从而岩土理论也取得啦前所未有的发展，通过对岩土介质从微裂纹萌生、扩展、演化到宏观裂纹形成、断裂、破坏的全过程进行研究，通过建立岩土损伤本构模型和损伤演化方程，评价岩土体的损伤程度，进而评估其稳定性。

岩石损伤模型及其本构方程的探讨

万方数据
• 562 •
岩石力学与工程学报
2001
年
图 3 几种材料常数组合对应的全应力-应变曲线 Fig.3 Calculated stress-strain curves with different material parameters
应当指出本文研究所得的岩石本构方程仅是一个模型其正确性还需要大量的实验验证和完善另外它还只适用于单轴压缩条件对于实际的工程问题岩石几乎总是处于三轴应力作用之下所以尚需做更多的理论分析和实验研究
Qin Yueping
(Beijing Campus China University of Mining and Technology, Beijing 100083 China)
万方数据
岩石损伤力学模型及其本构方程的探讨
作者：作者单位：刊名：
英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
秦跃平， Qin Yueping 中国矿业大学北京校区资源系,北京,100083
引证文献(28条)
1.秦跃平.孙文标.王磊岩石损伤力学模型分析[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2003(5) 2.高军伟煤体变形演化特征的CT实验分析[期刊论文]-河南理工大学学报（自然科学版） 2010(1) 3.李术才.陈卫忠.朱维申.王书法加锚节理岩体裂纹扩展失稳的突变模型研究[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2003(10) 4.李政林.吴瑞祥.李龙剑.王晓艳基于损伤理论的隧道围岩松动圈确定方法[期刊论文]-地下空间与工程学报 2011(6) 5.杜建坡.王飞.李秀芬岩石损伤本构模型研究进展[期刊论文]-山西建筑 2007(10) 6.刘福胜.宋扬.王连国.刘佩玺.岳庆河巷道锚注岩体失稳的突变模型及最小厚度的确定[期刊论文]-山东农业大学学报（自然科学版）

岩石节理流变力学特性及其本构模型

岩石节理流变力学特性及其本构模型岩石是地球表面上最重要的地质组成部分，节理流变力学是研究岩石力学性质和变形机理的重要理论。

因此，了解岩石节理的流变特性及其本构模型，对于揭示岩石的变形机制有重要意义。

本文主要从岩石节理的流变特性和本构模型介绍这一主题，以深入了解岩石的流变特性及其本构模型有助于提高岩石的力学性质及其变形机制的揭示能力。

一、岩石节理的流变特性岩石节理是由不同矿物组成的结构元素，它以不同的内部形态和细节尺寸遍布于岩石中，构成不同的流变模式。

岩石节理由其尺寸、孔隙率、结构差异等影响其流变特性，比如勒让德效应、细节尺寸差异效应等。

1、勒让德效应勒让德效应指岩石节理处的摩擦力大于整体岩石的摩擦力，这是由于节理处的岩片之间的接触表面积比破损部位大而导致的。

2、细节尺寸差异效应岩石节理中的孔隙大小、密度和尺寸差异，可能会导致岩石处于不同的回缩态，从而影响其流变特性。

二、岩石节理的本构模型岩石节理的本构模型可以根据节理的流变特性来得出，通常会有两个组成部分，即岩石本身的自支撑模型和节理模型。

1、岩石本身的自支撑模型该模型又称为经典的应变-应力关系模型，它描述了岩石在受力后的变形和断裂行为，考虑到岩石多方向和单方向受力等因素，依照不同模型有一定差别。

一般情况下，岩石节理主要受拉伸力和剪切力的影响，单方向模型一般可以采用木桥定律。

2、岩石节理模型岩石节理的本构模型可以根据节理的流变特性来得出。

节理在复杂的力学条件下，有可能发生破坏，从而影响其变形和断裂行为，因此节理需要考虑到摩擦力、表面张力及其他影响因素，提出相应的本构模型。

总之，岩石节理的流变特性及其本构模型是地质学家和工程师研究岩石变形机制和完善岩石力学性质的重要基础，了解岩石节理的流变特性及其本构模型能够有助于提高岩石的力学性质及其变形机制的揭示能力。

岩石流变试验与本构模型研究进展

山东农业大学学报(自然科学版),2006,37(1):136～140Journal of Shandong Agricultural University (Natural Science ) 文・献・综・述岩石流变试验与本构模型研究进展范庆忠1,2,王素华1,2,高延法1(山东科技大学资源与环境学院,山东泰安　271019;山东农业大学水利土木工程学院,山东泰安　271018)收稿日期:2005-02-27基金项目:国家自然科学基金,项目批准号50474029作者简介:范庆忠(1966-),男,副教授,博士研究生,从事工程力学方面的教学和科研.PRO GRESS I N STU D I ES O N THE RHE OLO G I CAL TEST AN D MOD E L I D ENT I F I CAT I O N O F ROCK F AN Q ing -zhong 1,2,WANG Su -hua 1,2,G AO Yan -fa(1.College of Res ourcesand Envir onment,Shandong Science and Technol oy University,Taian 271019,China;2.College of W ater Conservancy and Civil Engineering,Shandong Agriculture University,Taian 271018,China )Key W ords:Rock rheol ogy,Test,Constitutive model摘要:岩石的流变性是岩石的重要力学特性之一,岩石流变力学研究对于岩石力学的实际问题,尤其是对于深埋于地下的井巷、硐室围岩的稳定问题非常重要。

阐述了岩石和岩体流变试验和本构模型研究的进展概况,同时提出若干需要进一步研究的问题。

关键词:岩石流变;试验研究;本构模型;研究进展中图分类号:T D452 文献标识码:A 文章编号:1000-2324(2006)01-0136-051　引言岩石的流变性是岩石的重要力学特性之一,很多的岩石工程都与岩石的流变性有密切关系[1]。

岩石损伤统计本构模型初步研究_张友锋

。
对于岩石来说
,
其强度理论的核心问题是本构模型
,
实际上
,
岩石损伤理论就是研
,
究受损材料的损伤演化规律及其破坏的理论其核心问题是损伤模型
及其转化的问题
。
即确立损伤变量
。
已有的研究表明
,
统计损伤力学是研究岩石破裂过程的有效方法
将连续介质理
,
论和损伤理论有机的结合起来
为岩石类脆性材料的本构模型研究开辟了新途径但是
。
对于岩石微元强度分布的概率函数形式的系统研究与对比分析需要进一步深入研究立能够反映岩石不同变形阶段力学特性的本构模型型尤其是要能较为准确的表达峰值后区的残余强度
,
。
首先基于
一
e L
等
m
3
t i a
e r
应变等价性假说建立了三维应力作用下岩石损伤本构方程
M七ib u l 分布等 5 l
讨论了常用的 M C
个岩石强度准则和
个岩石微元强度概率模型
,
。
然后基于
H B
一
强度
,
准则和幂函数分布建立了岩石的损伤统计本构模型并给出了相关参数的确定方法借
,
本文在归纳总结目前岩石统计损伤力学本构模型研究的基础上从岩石微裂隙等缺

岩石流变力学特性的研究及其工程应用

岩石流变力学特性的研究及其工程应用岩石流变力学试验不仅是了解岩石流变力学特性的最重要手段,而且是构建岩石流变本构模型的重要基础。

水利水电工程高坝坝基大多建于硬岩岩基上,高坝的建设往往伴随着岩石高陡边坡和大型地下洞室群的岩石工程问题,为了预测岩石工程的长期稳定性,有必要开展硬岩的流变力学特性研究尤其是三轴流变试验研究。

岩石流变力学理论作为岩石力学中的前沿课题,近年来,研究工作进展较快,特别是利用实测试验资料反演流变模型参数、进而发展到对未知模型的辨识等。

但岩石流变力学理论至今还不很成熟,许多重大岩石工程的建设为岩石流变力学理论研究带来了严峻的挑战,当前岩石流变力学特性和本构模型理论的研究仍是其难点和热点问题。

有鉴于此,本文采用试验研究、理论分析和数值模拟相综合的研究方法,基于岩石的三轴流变试验,运用非线性力学与损伤力学理论探讨岩石流变力学特性,主要研究硬岩在不同围压作用下的流变力学特性,建立岩石非线性流变本构模型,并将岩石流变力学特性的研究成果应用到重大水利水电岩石工程实践中。

本文的主要研究工作如下: (1)基于在伺服试验机上得到的不同尺寸岩石单轴压缩瞬时力学特性试验结果,分析了岩石材料力学参数与尺寸之间的关系,采用损伤力学理论,考虑微元体破坏以及弹性模量与尺寸之间的非线性关系,建立了考虑尺寸效应的岩石损伤统计本构模型。

采用伺服试验机对岩石进行了三轴压缩试验,从强度、变形以及能量角度,研究了围压对岩石三轴压缩瞬时力学特性的影响规律,分析了岩石三轴压缩瞬时破坏机理。

(2)采用岩石全自动三轴流变伺服仪,对坚硬大理岩与绿片岩进行了三轴流变试验,研究了岩石在不同围压作用下的轴向应变以及侧向应变随时间变化规律,探讨了不同应力水平下的轴向以及侧向流变速率变化趋势,分析了岩石三轴流变过程中的变形特性,讨论了岩石体积流变及流变速率规律,掌握了坚硬大理岩与绿片岩三轴流变特性的基本规律,为流变数值分析时参数的辨识提供了可靠试验依据。

岩石力学本构方程

岩石力学本构方程岩石力学是研究岩石在外力作用下的变形和破坏规律的学科。

在岩石力学中，本构方程是一个重要的概念。

本构方程是描述岩石力学性质的数学模型，它可以用来预测岩石在不同应力条件下的变形和破坏行为。

本文将从岩石力学的基本概念、本构方程的定义和分类、本构方程的应用等方面进行阐述。

一、岩石力学的基本概念岩石是地球上最常见的固体物质之一，它们具有很高的强度和刚度。

岩石在地球内部受到巨大的压力和温度的影响，因此它们的物理和力学性质与其他材料有很大的不同。

岩石力学是研究岩石在外力作用下的变形和破坏规律的学科。

岩石力学的研究对象包括岩石的物理性质、力学性质、变形和破坏规律等。

二、本构方程的定义和分类本构方程是描述岩石力学性质的数学模型，它可以用来预测岩石在不同应力条件下的变形和破坏行为。

本构方程的定义是描述材料应力和应变之间关系的数学方程。

本构方程可以分为线性和非线性两种类型。

线性本构方程是指材料的应力和应变之间呈线性关系的本构方程。

线性本构方程适用于小应变范围内的材料，如岩石的弹性变形。

非线性本构方程是指材料的应力和应变之间呈非线性关系的本构方程。

非线性本构方程适用于大应变范围内的材料，如岩石的塑性变形和破坏。

三、本构方程的应用本构方程在岩石力学中有着广泛的应用。

它可以用来预测岩石在不同应力条件下的变形和破坏行为。

本构方程可以通过实验数据的拟合来确定，也可以通过理论分析来推导。

本构方程的应用可以帮助工程师和科学家更好地理解岩石的力学性质，从而更好地设计和建造岩石工程。

总之，本构方程是描述岩石力学性质的数学模型，它可以用来预测岩石在不同应力条件下的变形和破坏行为。

本构方程可以分为线性和非线性两种类型，适用于不同应变范围内的材料。

本构方程在岩石力学中有着广泛的应用，可以帮助工程师和科学家更好地理解岩石的力学性质，从而更好地设计和建造岩石工程。

岩石的非线性流变损伤模型及其应用研究

文章编号:100923443(2000)0320001205岩石的非线性流变损伤模型及其应用研究金丰年,　范华林(解放军理工大学工程兵工程学院国防人防工程系,江苏南京210007)摘　要:文章从损伤角度研究岩石在拉压作用下变形破坏的非线性特性,基于割线模量法定义损伤变量,建立岩石非线性流变损伤本构方程,并通过拉伸模拟计算及边坡损伤计算分析验证损伤模型。

关键词:岩石;流变;损伤中图分类号:TU 45文献标识码:AS tudy of Non 2line a r Rhe o logy D am a ge P rope rty of RockJ IN F eng 2n ian ,　FA N H ua 2lin(D epartm en t of N ati onal and C ivil D efen se Engineering E IEC ,PLAU ST ,N an jing 210007,Ch ina )Abs tra c t :T h is p ap er is to study the non 2linear p rop erties of rock s on un iax ial loading on the basis of the non 2linear theo ry and dam age m echan ics .A cco rding to the analysis of non 2elastic strain of rock s ,a secan t m odu lu s m ethod w as estab lished to con struct the dam age con stitu tive equati on of rock ,and the co rrectness of th is m odel w as verified via com p u ter m odeling of stochastic rock failu re and analyzing the stab ility of slop e .Ke y w o rds :rock ;rheo logy ;dam age流变特性是岩石的重要力学特性之一,与岩土工程的长期稳定性紧密相关。