岩石动态力学特性测试技术.ppt

提 纲
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①岩体力学分为岩体静力学和岩体动力学
②静力学和动力学划分的依据为应变率
③加载应变率的高低量级的含义至今没有一个统一的界定
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综合上述观点，可以大致归纳为：
应变率范围低于10-5s-1时为静态或蠕变；
应变率范围介于10-5s-1-10-1s-1为准静态或低应变率；
应变率范围介于10-1s-1-104s-1为动态，其中中等应变率为10-1s-1-102s-1，高应变率为102s-1-104s-1；
应变率高于104s-1为超动态。
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（1）我国岩石动力学研究发展历程
我国岩石动力学研究开始： 20世纪60年代初，湖北大冶铁矿边坡稳定性研究中的爆破动力效应试验
较全面开展的岩石动力学研究：1965年由国家科委与国防科委同意成立防护工程组，并将“防护工程问题的研究”增列为10年规划中的国家重点项目。
从1965－1980年15年的历程中，我国曾多次进行大规模的防护工程与国家安全工程现场试验，在爆炸现场主要测量岩体内位移、速度、加速度及压力等运动参数与力学参数，分析应力波在岩土中的传播与衰减规律，开展了岩体本构关系、应力波在毛洞周围绕射的动光弹与高速摄影研究，同时研制了一批压力、位移、速度和加速度等测量系统以及岩石动载机、霍布金森压杆等一系列试验设备，有限元法等数值模拟计算也取得了重要成果。我国防护工程的建设与研究，奠定了我国岩石动力学研究的基础。
1977年，由国家计委组织、兵器工业部和国家贮备局牵头，全国20多个部委、兵种、大专院校与科研院所参加的地下炸药库安全问题的研究（“七七工程”），研究过程历时10多年，是我国首次进行的大比例现场化爆试验，最大规模做到1:1的500 t TNT原型洞库炸药试验，在国际上也属罕见。与岩石动力学相关的研究课题有岩体中应力波传播与衰减规律，爆破漏斗与破坏分区。室内试验有岩石动态力学性质和岩石断裂机制以及相关的数值计算。
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我国岩石动力学学科发展走向新里程：1987年，中国岩石力学与工程学会岩石动力学专业委员会的成立。从1988年始，岩石动力学专委会每两年组织召开“全国岩石动力学学术会”
（2）岩石动力学研究内容
岩石动态力学性质与本构关系
各种动荷载作用下所引起的地运动的预报以及对岩石结构建筑物破坏的预报，岩石中结构物的抗爆炸破坏能力的估计，以及这些结构物的合理设计等要求充分地掌握岩石和岩体的动态力学性质、本构关系，特别是在爆炸荷载作用下的本构关系，它是研究岩石爆破机制、应力波传播规律、防护工 程设计以及地震工程、岩土基础工程等所必需的重 要资料。
对岩石动力特性，人们最感兴趣的是岩石材料对加载速率的响应。
岩石动态力学性质的研究，除上面表述的外，在我国防护工程领域也做了大量岩石动力学研究和成果，涉及国防的研究成果不宜公开
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应力波传播与衰减规律
研究应力波在岩石介质中传播与衰减的规律，是期待爆炸波对地下工程及建筑物的破坏效应最小。在矿山破岩等实际工程中，要充分利用其爆炸能量以获得最佳爆破效果。在地震工程中，期望了解地震波对地面建筑物、构筑物的破坏效应。因此，研究应力波在岩土介质中传播与衰减规律，对国防建设和国民经济都具有重大意义。
目前人们研究波在岩体中的衰减，主要是研究应力波、地震波、超声波的传播与衰减。从防护工程的角度，人们更关心冲击波传播对构筑物的影响；从地震工程的角度，人们更关心表面波的传播与衰减及与自由面的相互作用。这类成果目前少见。
岩石的声学特征研究
应用声学方法研究岩石物理力学特性，是声学与岩石动力学学科相互交叉的结果。岩石超声测试技术是通过测定声波穿透岩石（岩体）后声学参数 （波速、波形、波频、波谱）的变化，间接了解岩石（岩体）的物理力学特性及结构特征。
由于岩石（岩体）材料的复杂性，对于岩石声 学特性与岩石应力状态的相关性、对于与应力状态相关联的加载和卸载过程、对于声波信号如何应用等等，仍需深入研究的课题。
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爆破效应与破岩机理研究
岩体动力破坏的最小能量，
岩体中爆炸与冲击真实变形与破坏过程，研究材料在不同特征能量尺度及其传输速度下统一的分阶段连贯的动力破坏过程和动力破坏准则
数值分析与数值计算
我国开展动力有限元法的研究