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巖石變形破裂過(guò)程數(shù)值流形方法

巖石變形破裂過(guò)程數(shù)值流形方法

出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2022-07-01
開(kāi)本： 16開(kāi) 頁(yè)數(shù)： 175
本類榜單：建筑銷量榜
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巖石變形破裂過(guò)程數(shù)值流形方法 版權(quán)信息

  • ISBN：9787030725523
  • 條形碼：9787030725523 ; 978-7-03-072552-3
  • 裝幀：一般膠版紙
  • 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
  • 重量：暫無(wú)
  • 所屬分類：>

巖石變形破裂過(guò)程數(shù)值流形方法 本書特色

相信本書的出版可以進(jìn)一步豐富和完善巖石變形破裂過(guò)程數(shù)值流形方法的理論，并對(duì)數(shù)值流形方法在巖石力學(xué)與巖石工程中的應(yīng)用起到積極的推動(dòng)作用。

巖石變形破裂過(guò)程數(shù)值流形方法 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書介紹基于數(shù)值流形方法的巖石變形破裂過(guò)程數(shù)值方法實(shí)現(xiàn)過(guò)程，建立描述巖石時(shí)效變形破裂失穩(wěn)過(guò)程的數(shù)值流形方法數(shù)值模型，開(kāi)展巖石變形破裂直至失穩(wěn)全過(guò)程的模擬，為巖石時(shí)效變形破裂機(jī)理及巖體時(shí)效變形破裂失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)制研究提供一種新的數(shù)值分析工具。同時(shí)，本書介紹的巖石變形破裂過(guò)程數(shù)值流形計(jì)算方法系統(tǒng)，為開(kāi)展巖石變形破裂的數(shù)值仿真教學(xué)提供一種數(shù)值仿真工具。 本書可供土木、水利、交通、地質(zhì)及采礦等巖石工程相關(guān)領(lǐng)域的科研人員及教學(xué)人員參考。

巖石變形破裂過(guò)程數(shù)值流形方法 目錄

目錄
序
前言
1　緒論　1
1.1　研究背景和意義　1
1.2　研究現(xiàn)狀　2
1.2.1　巖石時(shí)效變形　2
1.2.2　數(shù)值計(jì)算方法　6
1.2.3　數(shù)值流形方法　12
1.3　本書主要內(nèi)容　16
參考文獻(xiàn)　18
2　數(shù)值流形方法及裂紋擴(kuò)展更新算法　26
2.1　覆蓋系統(tǒng)　26
2.2　單位分解函數(shù)及位移近似函數(shù)　28
2.3　單元?jiǎng)偠染仃嚒?0
2.3.1　剛度矩陣　31
2.3.2　初應(yīng)力矩陣　33
2.3.3　點(diǎn)載荷矩陣　34
2.3.4　體載荷矩陣　35
2.3.5　固定點(diǎn)矩陣　36
2.3.6　慣性力矩陣　37
2.4　單純形積分　41
2.5　覆蓋系統(tǒng)的生成和更新算法　42
2.5.1　流形單元、物理覆蓋、接觸環(huán)路更新算法　43
2.5.2　裂紋擴(kuò)展之后覆蓋系統(tǒng)整體更新算法　49
2.5.3　算例驗(yàn)證　53
參考文獻(xiàn)　54
3　接觸算法及Voronoi多邊形接觸模型　55
3.1　接觸判斷　56
3.2　接觸矩陣　59
3.3　開(kāi)閉迭代及接觸對(duì)更新　66
3.4　接觸處理中控制參數(shù)的取值范圍　69
3.5　算例驗(yàn)證　70
3.5.1　滑塊滑動(dòng)　70
3.5.2　塊體碰撞　71
3.5.3　圓弧形坡面滑坡　74
3.6　Voronoi多邊形生成算法　75
3.6.1　Voronoi多邊形環(huán)路生成算法　75
3.6.2　Voronoi多邊形環(huán)路節(jié)點(diǎn)更新算法　78
3.7　基于Voronoi環(huán)路的界面接觸模型以及開(kāi)閉迭代修正　79
3.7.1　界面接觸模型　79
3.7.2　界面開(kāi)閉迭代修正　82
3.8　模型校正及不同顆粒尺寸、剛度比影響分析　83
3.8.1　基于Voronoi多邊形接觸模型的參數(shù)校正　83
3.8.2　不同顆粒尺寸對(duì)模型的影響　85
3.8.3　不同剛度比對(duì)模型的影響　89
參考文獻(xiàn)　90
4　基于數(shù)值流形方法的裂紋擴(kuò)展破壞準(zhǔn)則研究　92
4.1　基于斷裂力學(xué)準(zhǔn)則的裂紋擴(kuò)展　93
4.1.1　裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)求解　93
4.1.2　應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算　94
4.1.3　裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則　95
4.1.4　算例驗(yàn)證　97
4.2　基于強(qiáng)度準(zhǔn)則的裂紋擴(kuò)展　100
4.2.1　莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度準(zhǔn)則　100
4.2.2　裂紋擴(kuò)展方向確定　101
4.2.3　算例驗(yàn)證　103
4.3　基于損傷理論的裂紋擴(kuò)展　109
4.3.1　損傷理論　109
4.3.2　裂紋萌生方式　111
4.3.3　算例驗(yàn)證　111
參考文獻(xiàn)　118
5　巖石時(shí)效變形模型　121
5.1　基于Norton-Bailey經(jīng)驗(yàn)方程的時(shí)效變形模型　121
5.1.1　Norton-Bailey經(jīng)驗(yàn)時(shí)效變形模型　122
5.1.2　Norton-Bailey經(jīng)驗(yàn)時(shí)效變形模型在數(shù)值流形方法中的實(shí)現(xiàn)　124
5.1.3　Norton-Bailey經(jīng)驗(yàn)時(shí)效變形模型驗(yàn)證與模擬　124
5.2　基于組合元件的時(shí)效變形模型　127
5.2.1　組合元件時(shí)效變形模型　127
5.2.2　組合元件時(shí)效變形模型在數(shù)值流形方法中的實(shí)現(xiàn)　132
5.2.3　組合元件時(shí)效變形模型的數(shù)值流形方法數(shù)值模擬　133
5.3　基于亞臨界裂紋擴(kuò)展的時(shí)效變形模型　139
5.3.1　亞臨界裂紋擴(kuò)展時(shí)效變形模型　139
5.3.2　亞臨界裂紋擴(kuò)展模型在數(shù)值流形方法中的實(shí)現(xiàn)　142
5.3.3　基于亞臨界裂紋擴(kuò)展的單軸壓縮數(shù)值模擬　147
5.3.4　基于亞臨界裂紋擴(kuò)展的時(shí)效變形數(shù)值模擬　152
參考文獻(xiàn)　155
6　工程應(yīng)用　157
6.1　撫順西露天礦工程概況　157
6.2　撫順西露天礦地質(zhì)條件　158
6.3　巖體強(qiáng)度參數(shù)反分析　161
6.3.1　參數(shù)反分析方法　161
6.3.2　局部滑坡反分析　161
6.4　撫順西露天礦邊坡數(shù)值計(jì)算　164
6.4.1　綠色泥巖剪切蠕變?cè)囼?yàn)及蠕變參數(shù)的確定　164
6.4.2　北幫反傾邊坡E1000剖面滑坡破壞反分析　169
6.4.3　北幫反傾邊坡E2400剖面滑坡面預(yù)測(cè)　174
參考文獻(xiàn)　175
展開(kāi)全部

巖石變形破裂過(guò)程數(shù)值流形方法 節(jié)選

1　緒論 1.1　研究背景和意義 近年來(lái)，國(guó)家不斷加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，公路、鐵路和采礦等行業(yè)發(fā)展迅速，而巷道、隧道和邊坡等巖體工程是公路、鐵路和采礦等行業(yè)的主體和關(guān)鍵工程。大量復(fù)雜工程的建設(shè)在我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中占據(jù)越來(lái)越重要的地位，同時(shí)也給巖土工程帶來(lái)了全新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，其安全性和穩(wěn)定性也將影響國(guó)家重大工程的整體安全，成為施工和后期維護(hù)中不得不考慮的重要方面。巖體的長(zhǎng)期變形破壞特征，不僅是深部地下巖體工程穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)，也是邊坡工程滑坡變形和穩(wěn)定性分析的重要因素。 巖石的變形破壞是應(yīng)變能累積到一定階段突然釋放的具有突發(fā)性、災(zāi)難性等特點(diǎn)的一種破壞形式，也是一種對(duì)工程危害很大的破壞類型。工程巖體在長(zhǎng)期服役過(guò)程中受到載荷和環(huán)境等因素的影響，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的時(shí)效變形累積過(guò)程，累積了巨大的應(yīng)變能，一旦達(dá)到臨界點(diǎn)，則發(fā)生突然性的破壞并引發(fā)災(zāi)害，影響工程巖體的穩(wěn)定性。長(zhǎng)期的工程實(shí)踐表明，巖石的時(shí)效變形破裂失穩(wěn)是礦山巷道、深埋隧道、地下硐室、高陡巖質(zhì)邊坡、核廢料處置庫(kù)、深長(zhǎng)石油及地?zé)徙@孔等巖體工程長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析的關(guān)鍵，也已成為本領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外學(xué)者十分關(guān)注的熱點(diǎn)和學(xué)術(shù)前沿。 近年來(lái)，許多學(xué)者通過(guò)巷道和邊坡的時(shí)效變形破壞特征來(lái)分析巷道和邊坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，尤其是深部巖體工程以及露天礦邊坡工程。無(wú)論是深部巖體工程，還是露天邊坡工程，這些巖體工程的時(shí)效變形破壞與漫長(zhǎng)的時(shí)效變形累積以及微裂紋演化*后形成宏觀貫通裂紋息息相關(guān)。工程巖體在漫長(zhǎng)的地質(zhì)構(gòu)造過(guò)程中，經(jīng)歷了多次地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用和改造，使得原本完整的巖體變成不同程度的損傷體，從而產(chǎn)生了大小不等的微裂隙以及宏觀裂隙，甚至斷層和結(jié)構(gòu)面，因而在力學(xué)上具有不連續(xù)性、不均勻性、塊體可移動(dòng)性等特征。因此，在研究巖石這種復(fù)雜的介質(zhì)時(shí)，不能再停留在一時(shí)一點(diǎn)的狀態(tài)分析計(jì)算，而是延伸到發(fā)展變化全過(guò)程的模擬與跟蹤，如裂紋擴(kuò)展的跟蹤和模擬、幾何大變形分析及邊坡滑動(dòng)的預(yù)測(cè)等。這些都對(duì)數(shù)值分析的方法和技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。面對(duì)紛繁復(fù)雜的巖體工程問(wèn)題，傳統(tǒng)的連續(xù)和非連續(xù)分析方法也顯得力不從心。因此，研究巖體時(shí)效變形過(guò)程連續(xù)-非連續(xù)數(shù)值分析方法及其應(yīng)用對(duì)于揭示巖體的變形和破壞規(guī)律及評(píng)價(jià)巖體工程的安全可靠性具有重要的經(jīng)濟(jì)與安全意義。 1.2　研究現(xiàn)狀 1.2.1　巖石時(shí)效變形 近年來(lái)，許多專家針對(duì)深部巖體工程和大型邊坡工程深入研究了其賦存環(huán)境特點(diǎn)，分析了其中蘊(yùn)含的關(guān)鍵巖石力學(xué)和工程問(wèn)題，總的來(lái)說(shuō)，關(guān)于深部巖石力學(xué)及大型邊坡工程的許多問(wèn)題亟待開(kāi)展研究，其中考慮巖體時(shí)效變形破裂失穩(wěn)的相關(guān)研究主要包括巖石時(shí)效變形實(shí)驗(yàn)、巖石時(shí)效變形數(shù)值計(jì)算方法等方面。本部分主要介紹巖石時(shí)效變形實(shí)驗(yàn)、巖石時(shí)效變形模型以及巖石時(shí)效變形數(shù)值計(jì)算方法的研究現(xiàn)狀。 1．巖石時(shí)效變形實(shí)驗(yàn) 國(guó)外學(xué)者較早開(kāi)展了巖石時(shí)效變形的蠕變?cè)囼?yàn)研究，由于自然界中的巖石主要承受壓縮載荷，巖石單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)的研究成果比較豐富。Bieniawski開(kāi)展了巖石在不同應(yīng)變速率壓縮和常載荷作用下時(shí)間效應(yīng)的試驗(yàn)研究。Peng研究了巖石變形過(guò)程的時(shí)間效應(yīng)。Singh進(jìn)行了大理巖的蠕變?cè)囼?yàn)研究，得到了冪函數(shù)關(guān)系的巖石蠕變特性方程。Schmidtke等分別對(duì)加拿大Lac du Bonnet花崗巖和魁北克鈣長(zhǎng)巖進(jìn)行了蠕變?cè)囼?yàn)研究，并應(yīng)用Weibull概率統(tǒng)計(jì)分布理論對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。Boukharov等研究了脆性結(jié)晶巖石蠕變的三過(guò)程。李永盛對(duì)粉砂巖、大理巖、紅砂巖和泥巖進(jìn)行了單軸壓縮條件下的蠕變和松弛試驗(yàn)，指出巖石材料一般都經(jīng)歷蠕變速率減小、穩(wěn)定和增大三個(gè)階段，巖石松弛曲線具有連續(xù)型與階梯型兩種典型變化形式。徐平等對(duì)三峽花崗巖進(jìn)行了單軸蠕變?cè)囼?yàn)，指出三峽花崗巖存在一個(gè)應(yīng)力門檻值：當(dāng)應(yīng)力水平低于門檻值時(shí)，采用廣義Kelvin 模型來(lái)描述三峽花崗巖的蠕變特性；當(dāng)應(yīng)力水平高于門檻值時(shí)，采用西原模型描述，并給出了相應(yīng)的蠕變參數(shù)。范慶忠等進(jìn)行了紅砂巖單軸分級(jí)加載壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，并分析了蠕變條件下巖石的彈性模量和泊松比的變化。姜永東等對(duì)重慶某滑坡體下盤的砂巖進(jìn)行了單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，研究了應(yīng)力水平對(duì)巖石蠕變特性的影響。袁海平等采用分級(jí)增量循環(huán)加卸載方式，對(duì)某礦區(qū)軟弱復(fù)雜礦巖進(jìn)行了單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，分析了可恢復(fù)的瞬時(shí)彈性應(yīng)變與滯后黏彈性應(yīng)變以及不可恢復(fù)的瞬時(shí)塑性應(yīng)變與黏塑性應(yīng)變，得到了軟弱復(fù)雜礦巖黏彈塑性特性的基本規(guī)律。崔希海等對(duì)紅砂巖進(jìn)行了單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，分析了巖石橫向和軸向蠕變規(guī)律。宋勇軍等對(duì)炭質(zhì)板巖進(jìn)行了單軸壓縮分級(jí)加載蠕變?cè)囼?yàn)研究。楊永杰等[17]對(duì)煤巖進(jìn)行了分級(jí)加載蠕變過(guò)程聲發(fā)射特征試驗(yàn)研究，試驗(yàn)表明煤巖的聲發(fā)射特征較好地反映了其蠕變過(guò)程中的損傷演化過(guò)程。宋義敏等采用分級(jí)加載方式對(duì)紅砂巖進(jìn)行了單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，并應(yīng)用白光數(shù)字散斑相關(guān)方法對(duì)蠕變過(guò)程中試件表面變形場(chǎng)演化及裂隙位移演化進(jìn)行了觀測(cè)和分析。龔囪等進(jìn)行分級(jí)加卸載條件下的短時(shí)蠕變?cè)囼?yàn)，研究了紅砂巖在減速蠕變、等速蠕變與加速蠕變階段的聲發(fā)射b值特征。 在巖石多軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)方面，Kranz較早研究了圍壓和應(yīng)力差對(duì)Barre花崗巖蠕變的影響。李曉對(duì)泥巖峰后區(qū)進(jìn)行了三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，得到了泥巖試件的峰后蠕變特性曲線，研究結(jié)果表明巖石峰后蠕變曲線由等速穩(wěn)態(tài)蠕變和加速蠕變兩階段組成，且屬于不穩(wěn)定蠕變類型，巖石峰后蠕變速率比峰前蠕變速率高2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。彭蘇萍等針對(duì)某煤層巷道的泥巖進(jìn)行了三軸壓縮流變?cè)囼?yàn)，結(jié)果顯示每一圍壓下均對(duì)應(yīng)著一個(gè)起始流變強(qiáng)度。陳渠等對(duì)三種沉積巖石進(jìn)行了三軸蠕變?cè)囼?yàn)，探討了巖石在不同條件下的強(qiáng)度、變形特征，以及變形、變形速率和時(shí)間依賴性等的影響因素。徐衛(wèi)亞等對(duì)錦屏一級(jí)水電站壩基綠片巖進(jìn)行了三軸壓縮流變?cè)囼?yàn)，結(jié)果表明圍壓對(duì)流變變形存在很大的影響，圍壓越大，相應(yīng)的軸向流變變形量越小，流變對(duì)巖石應(yīng)力-應(yīng)變曲線也有著重要影響。冒海軍等對(duì)南水北調(diào)西線工程中的板巖進(jìn)行了不同圍壓與軸壓下的三軸蠕變?cè)囼?yàn)，結(jié)果表明板巖的三軸蠕變曲線與煤巖、花崗巖等蠕變曲線相似，存在衰減蠕變、穩(wěn)態(tài)蠕變階段。范慶忠等利用重力加載式三軸流變儀，在低圍壓條件下對(duì)龍口礦區(qū)含油泥巖的蠕變特性進(jìn)行三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)研究，結(jié)果表明含油泥巖存在一個(gè)起始蠕變應(yīng)力閾值，該閾值隨圍壓的加大呈線性增加，蠕變破壞應(yīng)力與圍壓大致成比例關(guān)系。Lin等研究了不同圍壓作用下花崗巖的蠕變損傷及強(qiáng)度弱化效應(yīng)。Heap等研究了Darley Dale砂巖在不同圍壓和孔壓下的蠕變特性。Grgic等研究了不同含水量條件下孔隙巖石的蠕變及聲發(fā)射特性。黃書嶺等基于水壓和應(yīng)力耦合作用下錦屏深部大理巖的三軸蠕變?cè)囼?yàn)，研究了大理巖的變形時(shí)效特性、等時(shí)曲線特征以及時(shí)效破壞機(jī)制。王如賓等對(duì)壩基堅(jiān)硬巖石變質(zhì)火山角礫巖進(jìn)行了滲透水壓力作用下的三軸流變力學(xué)試驗(yàn)，分析巖石蠕變?nèi)^(guò)程中滲流速率隨時(shí)間的變化規(guī)律。胡波等通過(guò)自制三軸蠕變儀對(duì)泥質(zhì)粉砂巖樣進(jìn)行了恒圍壓分級(jí)增軸壓的三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)。Wang等對(duì)巖鹽進(jìn)行了三軸分級(jí)蠕變?cè)囼?yàn)，分析了巖鹽的蠕變-損傷-斷裂行為。楊超等為研究卸荷條件下裂隙巖體的蠕變特性，以切割砂巖并充填水泥砂漿制備的裂隙試樣為對(duì)象，開(kāi)展了恒軸壓分級(jí)卸圍壓三軸卸荷蠕變?cè)囼?yàn)。徐鵬等進(jìn)行了泥巖與煤的三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)并對(duì)蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，分別采用泥巖與煤的蠕變參數(shù)作為軟、硬巖石材料參數(shù)建立了軟硬互層復(fù)合巖樣數(shù)值模型，分析了不同層間距、軟硬巖體積比及層間界面傾角下復(fù)合巖樣的蠕變特性。Feng等應(yīng)用自主研發(fā)的試驗(yàn)機(jī)開(kāi)展了真三軸作用下巖石蠕變的試驗(yàn)研究。 在蠕變?cè)囼?yàn)的基礎(chǔ)上，很多學(xué)者為了研究蠕變過(guò)程中巖石內(nèi)部微裂紋擴(kuò)展規(guī)律，采用其他的技術(shù)手段觀察巖石在蠕變過(guò)程中，巖石內(nèi)部微裂紋以及宏觀裂紋的擴(kuò)展規(guī)律。Tapponnier等采用掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）的方式觀察巖石內(nèi)部微裂紋的擴(kuò)展規(guī)律。Kranz于1979年將SEM應(yīng)用于巖石蠕變過(guò)程中的微裂紋擴(kuò)展，他詳細(xì)研究了裂紋長(zhǎng)度和寬度隨著加載時(shí)間的變化規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)在蠕變?cè)囼?yàn)中應(yīng)力腐蝕速率控制著單個(gè)裂紋的擴(kuò)展速率，所以應(yīng)力腐蝕速率必將影響蠕變破壞時(shí)間。Yoshida等采用SEM把蠕變變形及破壞解釋為是已有裂紋的聚集擴(kuò)展導(dǎo)致的，他們也把此理解為裂紋尖端的應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，并在此基礎(chǔ)上提出了基于微觀力學(xué)的微觀裂紋擴(kuò)展分析模型，把此模型導(dǎo)入有限元軟件中成功模擬出了巖石的蠕變力學(xué)行為。Lockner等使用了聲發(fā)射數(shù)據(jù)表示巖石的非彈性變形，來(lái)進(jìn)一步描述巖石蠕變的變形特征。Osam等研究了裂紋緩慢擴(kuò)展過(guò)程中聲發(fā)射頻率特征及聲發(fā)射產(chǎn)生速率與裂紋擴(kuò)展速率之間的關(guān)系，并且指出試驗(yàn)過(guò)程中的聲發(fā)射產(chǎn)生有兩種方式，一種是因?yàn)槲⒂^裂紋面間接觸摩擦產(chǎn)生的聲發(fā)射；另外一種是在微觀裂紋形成宏微觀裂隙的過(guò)程中產(chǎn)生的聲發(fā)射。Ohnaka根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中的聲發(fā)射事件數(shù)將脆性巖石的蠕變破壞過(guò)程分為三個(gè)階段，其對(duì)應(yīng)于蠕變的三個(gè)階段，同時(shí)，他們還進(jìn)一步總結(jié)了聲發(fā)射事件累計(jì)數(shù)與非彈性體應(yīng)變之間的關(guān)系，并采用聲發(fā)射事件率來(lái)描述應(yīng)力腐蝕效應(yīng)下的裂紋擴(kuò)展規(guī)律。 2．巖石時(shí)效變形模型 基于實(shí)驗(yàn)室物理實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，很多學(xué)者提出了許多反映巖石流變特性的理論模型，如經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ、元件模型、損傷斷裂流變模型、內(nèi)時(shí)流變模型以及彈黏塑性模型等。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ统Ｓ脙绾瘮?shù)型、對(duì)數(shù)型、指數(shù)型以及三種混合的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)描述巖石的衰減蠕變和等速蠕變。元件模型采用基本的元件包括胡克彈性體、牛頓黏性體和圣維南塑性體，進(jìn)行組合來(lái)模擬巖石的流變力學(xué)行為，常見(jiàn)的元件模型有Maxwell模型、Kelvin模型、Bingham模型、Burgers模型、理想黏塑性體模型、Nishihara模型等。隨著損傷斷裂力學(xué)方法在巖石力學(xué)研究中的不斷發(fā)展，損傷斷裂力學(xué)方法在巖體流變模型中的研究與應(yīng)用，也取得了不少進(jìn)展。Okubo等獲得了巖石加速蠕變階段的應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系曲線，并提出了巖石蠕變的本構(gòu)方程。Pan等以及Fakhimi等分別提出了巖石變形的黏彈性模型和黏彈塑性模型。凌建明對(duì)脆性巖石在蠕變條件下的細(xì)觀裂紋損傷特性進(jìn)行探討，給出了一種蠕變裂紋發(fā)展的損傷模型。陳衛(wèi)忠等基于損傷力學(xué)中應(yīng)變等效概念，建立了反映巖體斷裂損傷耦合效應(yīng)的彈塑性流變模型。萬(wàn)志軍等基于大量的巖塊流變?cè)囼?yàn)，從巖石長(zhǎng)期強(qiáng)度的衰減特征和巖石的應(yīng)變能守恒原則出發(fā)，建立了非彈塑黏性元件模型的巖石流變數(shù)學(xué)力學(xué)模型。邵珠山等基于巖石應(yīng)力與裂紋擴(kuò)展關(guān)系及裂紋擴(kuò)張演化法則，提出了巖石的宏細(xì)觀力學(xué)模型，并推導(dǎo)了巖石應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與蠕變理論表達(dá)式。Zhao等基于錦屏大理巖的真三軸蠕變?cè)囼?yàn)，建立了考慮損傷的三維巖石黏彈塑性蠕變模型。 大量的試驗(yàn)證明，在上地殼環(huán)境下控制亞臨界裂紋擴(kuò)展的主要機(jī)制是應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致的已有微裂紋的擴(kuò)展。巖石內(nèi)裂紋快速擴(kuò)展，進(jìn)而發(fā)生斷裂，通常是在亞臨界裂紋擴(kuò)展到一定程度后發(fā)生的，這便導(dǎo)致巖石工程破裂失穩(wěn)與巖石裂紋擴(kuò)展的時(shí)間相關(guān)。萬(wàn)琳輝等利用雙扭試驗(yàn)獲得巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展Charles理論的相關(guān)參數(shù)，將傳統(tǒng)斷裂力學(xué)中拉伸應(yīng)力和壓剪應(yīng)力下的裂紋擴(kuò)展模型與Charles理論相結(jié)合，推導(dǎo)出與時(shí)間相關(guān)的裂紋擴(kuò)展模型。趙延林等通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了類巖石材料裂紋流變斷裂現(xiàn)象的存在，得到了翼型裂紋-翼型裂紋貫通、翼型裂紋-原生裂紋貫通和翼型裂紋-剪切裂紋貫通的三種流變斷裂貫通模式，建立了多種破壞機(jī)制的壓剪巖石裂紋的流變斷裂判據(jù)和計(jì)算模型。王思青等對(duì)具有橫觀各向同性的板巖開(kāi)展亞臨界裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)研究，研究了不同節(jié)理傾角α下裂紋亞臨界擴(kuò)展規(guī)律。曹平等研究了橄欖巖、綠石和角閃巖在水巖作用下的亞臨界裂紋擴(kuò)展機(jī)理，研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于自然環(huán)境的巖石，上述巖石的斷裂韌度有相對(duì)明顯的下降。曹平等還討論了近年來(lái)巖石斷裂力學(xué)研究的若干進(jìn)展，并針對(duì)巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)討論與實(shí)例分析，分析了巖石流變斷裂模式、斷裂判據(jù)與理論模型。袁海平等對(duì)軟弱復(fù)雜礦巖進(jìn)行了亞臨界裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)研究，測(cè)得了斷裂韌度值和應(yīng)力腐蝕下限值，確定了該軟弱礦巖亞臨界裂紋擴(kuò)展速度與應(yīng)力強(qiáng)度因子之間的關(guān)系，試驗(yàn)

巖石變形破裂過(guò)程數(shù)值流形方法 作者簡(jiǎn)介

徐濤，東北大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)國(guó)際交流工作委員會(huì)副秘書長(zhǎng)、中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)寒區(qū)巖土力學(xué)與工程分會(huì)常務(wù)理事、遼寧省力學(xué)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)副主任委員、國(guó)際SCI期刊Geomatics,Natural Hazards and Risk副主編。主要從事巖石力學(xué)與巖石工程相關(guān)研究。先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目8項(xiàng)，獲得中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)青年科技獎(jiǎng)銀獎(jiǎng)、全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文提名、國(guó)際巖石力學(xué)協(xié)會(huì)羅哈獎(jiǎng)提名。曾先后獲得瑞士政府聯(lián)邦獎(jiǎng)學(xué)金、澳大利亞奮進(jìn)獎(jiǎng)學(xué)金，以及中瑞（士）、中法、中德、中英等國(guó)際合作項(xiàng)目。曾多次前往瑞士、澳大利亞、法國(guó)、英國(guó)等國(guó)高？蒲袡C(jī)構(gòu)開(kāi)展合作研究。合作出版專著2部，發(fā)表論文150余篇（SCI收錄論文70余篇）。

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