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《高等岩石力学》读书报告

题目:岩石力学理论及其发展分析
课程名称: 高等岩石力学

专业班级:土木工程研XX班

指导老师: XXX

学生姓名: XXX


XXXX大学土木工程学院
二0一四年
目录
1岩石强度、变形及时间效应 1
岩石强度和强度准则 1
岩石的变形与流变特性 1
1
(蠕)变模型 2
(蠕)变试验 3
2岩石断裂与损伤力学 3
断裂与损伤机制 3
裂纹扩展机制 4
3岩石多场耦合与应用 4
多场耦合关系类型 5
多场耦合研究内容与方法 5
多场耦合应用 5
4岩石动力学与岩爆 6
岩石动力特性 6
岩石动力本构关系 6
岩石声、电磁传播特性 6
岩爆分析 7
5岩体非线性理论与加固稳定分析 8
岩体非线性理论 8
软岩的力学特性与加固理论 8
岩质边坡稳定分析 9
6岩石力学试验技术 10
岩石力学基本试验方法 10
试验仪器设备 10
岩体结构模型试验技术 10
7岩石力学数值分析方法 11
有限元法 11
离散元法 11
三维快速拉格朗日分析 12
数字图像分析方法 13
8展望岩石力学发展与挑战 13
参考文献 15

1岩石强度、变形及时间效应
岩石作为自然界的一种天然材料,对其变形和破坏特性的研究是沿着材料力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学和损伤力学等逐步发展的。由于水库大坝、山岭隧道、跨江(海)桥隧等重大工程项目的兴建,以及地下采矿工程、人防工程及地下空间利用的快速发展,促进科技工作者对岩石力学性质与时间效应的持续研究,天然岩石材料的复杂性也越来越为人们所认识。
岩石强度和强度准则
岩石强度理论或强度准则是岩体工程设计、结构安全性分析的基础知识,一直是工程力学界的一个热门课题。1900年莫尔(O. Mohr)教授建立了著名的莫尔-库仑(Mohr-Coulomb)强度理论。从那以后,岩石强度理论广泛吸引了工程师和物理学家(包括工程地质专家、力学家、地球物理学家、材料科学家和土木、机械工程师等)的注意。以最大剪应力为基础的Mohr强度理论没有考虑中间主应力对材料强度的影响,俞茂宏在1961年提出了双剪概念,并在1991年发表统一强度理论公式,后又提出非线性统一强度理论,可以将经典理论作为该理论的特例或线性逼近。经过53a来的持续研究,该理论已经形成众多系列,融入塑性力学、断裂力学、损伤力学等学科,并广泛应用于机械零件、混凝土构件以及岩土工程的强度分析。统一强度理论扩展到三向拉伸区,更适用于岩土材料和岩土工程,也使统一强度理论在理论上更趋完善。
郑颖人等发展了岩土塑性力学及其本构模型,并在应变空间塑性理论、多重屈服面理论及建立广义塑性力学理论方面取得了较大进展,特别是郑颖人与高红等以考虑岩石内摩擦特性的剪切应变能达到某个极限屈服值为假设前提,从理论上建立了岩土材料的抗剪能量屈服准则,它是考虑中间主应力的摩擦材料屈服准则,当内摩擦角为0时立即退化为米赛斯准则;当罗德角为±30°时,或不考虑中间主应力时,退化为Mohr-Coulomb准则。殷有泉对岩土在三维应变空间屈服面问题进行研究,提出用应变空间表达岩土的本构关系,使岩土的应变软化硬化问题、弹塑性耦合问题得到较好的解决。哈秋舲提出卸载条件下的岩体本构模型。李建林进一步研究了节理岩体卸载非线性力学特性,并应用于实际工程。许东俊和耿乃光以软弱砂岩和致密坚硬的花岗岩以及中硬大理岩为研究对象,通过把中间主应力σ2从σ2=σ3的下限值增加到σ2=σ1的上限值,进一步研究了强度随中间主应σ2的增加而变化的规律。曹文贵等引进基于Mohr-Coulomb以及Drucker-Prager岩石强度判据的岩石微元强度表示方法,从岩石微元强度服从Weibull随机分布的角度出发,基于岩石三轴应力-应变试验曲线建立了特定围压下反映岩石破裂全过程的损伤软化统计本构模型;并对Mohr-Coulomb和Drucker-Prager 岩石强度判据进行了修正。周辉等通过试验研究了硬岩强度的演化规律,提出了高应力条件下硬脆性岩石的弹塑性耦合力学模型。白冰等新近提出无需先验假设硬化模式、直接通过拟合强度准则参数来实现塑性硬化的方法。
岩石的变形与流变特性

岩石试件在外荷载作用下由变形发展到破坏全过程,是一个渐进性逐步发展的过程,具有明显的阶段性,总体可分为峰值前和峰值后两个阶段。米勒(Miller,1