基于斷裂力學(xué)與損傷力學(xué)的巖石強(qiáng)度理論研究進(jìn)展！

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1、!$%’第!"卷第!#期$##"年!#月!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!基于斷裂力學(xué)與損傷力學(xué)的巖石強(qiáng)度理論研究進(jìn)展!謝和平!，"彭瑞東!周宏偉!鞠楊!!#中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū)巖石力學(xué)與分形研究所，北京!$$$%&；"#四川大學(xué)，成都’!$$’(摘要隨著對(duì)巖石本質(zhì)特征認(rèn)識(shí)的不斷深入，巖石強(qiáng)度理論的研究逐漸由經(jīng)典強(qiáng)度理論向斷裂強(qiáng)度理論、損傷強(qiáng)度理論發(fā)展#文中對(duì)經(jīng)典巖石強(qiáng)度理論的研究進(jìn)行了簡(jiǎn)要回顧，總結(jié)了基于斷裂力學(xué)以及損傷力學(xué)分析的巖石強(qiáng)度理論研究

2、進(jìn)展#關(guān)鍵詞巖石強(qiáng)度理論斷裂損傷細(xì)觀(guān)力學(xué)巖石強(qiáng)度理論是一個(gè)復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題，它的目!經(jīng)典巖石強(qiáng)度理論的在于給出巖石在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下失穩(wěn)破壞時(shí)巖石參數(shù)與外部荷載及環(huán)境因素所滿(mǎn)足的條件#建立一在古典強(qiáng)度理論的發(fā)展過(guò)程中，唯象的試驗(yàn)研種科學(xué)合理的巖石強(qiáng)度理論，對(duì)于工程設(shè)計(jì)、災(zāi)害究是主要手段，經(jīng)驗(yàn)主義主導(dǎo)著研究思路，因此古預(yù)防、資源開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域具有重要意義#典強(qiáng)度理論僅適用于簡(jiǎn)單應(yīng)力狀態(tài)#隨著實(shí)驗(yàn)測(cè)試早期的巖石強(qiáng)度理論研究屬于傳統(tǒng)固體力學(xué)研手段和數(shù)學(xué)分析方法的發(fā)展，提出了各種廣義強(qiáng)度究范疇，沿用了經(jīng)典連續(xù)統(tǒng)力學(xué)的研究手段#由于理論，其目的在于建立復(fù)雜應(yīng)

3、力狀態(tài)下固體材料屈巖石是一種特殊的地質(zhì)材料，受地質(zhì)構(gòu)造的影響，服破壞的臨界準(zhǔn)則，即：巖石的組織結(jié)構(gòu)極度不均勻，孔隙、裂隙、夾雜、節(jié)理、斷層等大量缺陷充斥其中，因而均勻連續(xù)假（!!"#，""#，"$"#，%，&，’!，’"，?，’(）)$，（!）設(shè)與巖石的實(shí)際情況并不相符，建立在連續(xù)統(tǒng)力學(xué)式中!"#為應(yīng)力張量，""#為應(yīng)變張量，"$"#，%為隨時(shí)間基礎(chǔ)上的巖石強(qiáng)度理論受到了嚴(yán)重挑戰(zhàn)#隨著相關(guān)變化的應(yīng)變速率張量，&為環(huán)境溫度，’!，學(xué)科，尤其是非線(xiàn)性科學(xué)的迅猛發(fā)展，巖石力學(xué)的，?，’為材料常數(shù)#俞茂宏等［!，"］對(duì)各種強(qiáng)度研究融合了經(jīng)典彈塑性力

4、學(xué)、斷裂力學(xué)、損傷力’"(學(xué)、熱力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、信理論進(jìn)行了歸納，將其分為三大系列：?jiǎn)渭魪?qiáng)度理息論、控制論、系統(tǒng)論等學(xué)科，使巖石力學(xué)的研究論、三剪強(qiáng)度理論（八面體切應(yīng)力強(qiáng)度理論）、雙剪逐漸超越了經(jīng)典固體力學(xué)的框架，極大地豐富了巖強(qiáng)度理論#繼五大古典強(qiáng)度理論之后蓬勃發(fā)展起來(lái)石力學(xué)的研究?jī)?nèi)涵#巖石強(qiáng)度理論的研究也逐漸從的各種廣義強(qiáng)度理論充分利用了現(xiàn)代數(shù)學(xué)、力學(xué)的古典強(qiáng)度理論、廣義強(qiáng)度理論等經(jīng)典強(qiáng)度理論發(fā)展研究成果，克服了古典理論唯象性的缺陷，將理性到將斷裂、損傷過(guò)程考慮進(jìn)去的強(qiáng)度理論，從宏觀(guān)分析推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，較好地解

5、決了強(qiáng)度理唯象研究發(fā)展到跨尺度多層次的理性研究#論的計(jì)算問(wèn)題，較之古典理論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的吻合性更好#從!--&年提出的+?:2?/>準(zhǔn)則到后來(lái)的@?5A準(zhǔn)"$$)*$!*!&收稿，"$$)*$(*$%收修改稿"國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃（批準(zhǔn)號(hào)："$$"+,)!"-$(，"$$"+,)!"-$-）及國(guó)家自然科學(xué)基金“創(chuàng)新研究群體”（批準(zhǔn)號(hào)：($""!)$"）資助項(xiàng)目.*/012：31456789:#4;:#9<；3145679:/=>#4;:#9<第!"卷第!#期$##"年!#月!0/5則，以及!"#$年提出的%&’()*&+,&-.*&準(zhǔn)則和

6、后來(lái)大許可拉應(yīng)力值，"0和!*無(wú)法由實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得，修正的各種廣義三剪準(zhǔn)則，乃至!"/#年提出的廣義!但由于兩者與抗拉強(qiáng)度!9之間存在關(guān)系(?@7A9B()等［/］學(xué)模型和數(shù)學(xué)表述，基本都是在連續(xù)介質(zhì)固體力學(xué)對(duì)6&78879:準(zhǔn)則進(jìn)行了修正，提出框架內(nèi)，通過(guò)一定的彈塑性分析，結(jié)合試驗(yàn)歸納得到的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則1這些準(zhǔn)則是古典固體強(qiáng)度理論和廣!!!!!2義固體強(qiáng)度理論在巖石材

7、料方面的應(yīng)用和推廣，可!*"0#!${$!"#"!稱(chēng)之為經(jīng)典強(qiáng)度理論1許多學(xué)者對(duì)經(jīng)典強(qiáng)度理論做（!!!!2）了詳細(xì)的總結(jié)［23#］1歷經(jīng)數(shù)百年的發(fā)展，經(jīng)典巖石#[（!!"!2）!#]}，（2）$!"#"強(qiáng)度理論已經(jīng)基本能夠反映巖石的強(qiáng)度特性，是相關(guān)工程設(shè)計(jì)中分析計(jì)算的重要依據(jù)，在計(jì)算機(jī)仿真式中#為裂紋面上的摩擦系數(shù)，以抗壓強(qiáng)度!(代和非線(xiàn)性有限元分析中具有重要作用1但是，由于替"0和!*則得到下式：經(jīng)典巖石強(qiáng)度理論采用了連續(xù)介質(zhì)的假定，與巖石材料的實(shí)際不符，因此經(jīng)典理論未能解決巖石強(qiáng)度"$"!"#!!#!2#"!(，（;）的離散性、隨機(jī)性等

8、問(wèn)題，也沒(méi)有回答巖石強(qiáng)度特"$"!!##性與巖石組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系問(wèn)題1因此迫切需要根據(jù)6&78879:準(zhǔn)則的特點(diǎn)，>’&&*@［@"］將其推廣到從巖石的組織結(jié)構(gòu)出發(fā)，采用新的研