高等巖體力學(xué)論文-巖石力學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀綜述

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1、巖石力學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀綜述學(xué)生姓名馬啟昂學(xué)生學(xué)號15102020223所在學(xué)院土木與建筑學(xué)院任課教師凌同華巖石及巖體力學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀綜述馬啟昂1（1長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院湖南長沙410114）摘要：基于國內(nèi)外重要文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，采用文獻(xiàn)計量技術(shù)，通過統(tǒng)計近30年來巖石力學(xué)與巖土工程有關(guān)期刊論文信息和被引特征。結(jié)合巖石工程相關(guān)領(lǐng)域的國家獎獲獎內(nèi)容、973國家重點基礎(chǔ)研究計劃項目、國家自然科學(xué)基金重大項目的研究成果、對10余年中國巖石工程學(xué)科的進(jìn)展與挑戰(zhàn)進(jìn)行分析和論述?？偨Y(jié)我國巖石力學(xué)與巖土工程學(xué)科發(fā)展?fàn)顩r與研究進(jìn)展，總結(jié)分析近10年來巖石強(qiáng)度與變形理論、巖石斷裂與損傷力學(xué)、巖石動力學(xué)與本構(gòu)關(guān)系、

2、巖石非線性、巖石多場耦合、巖石加固與穩(wěn)定性分析等方面的若干進(jìn)展。最后基于中國巖石工程的特點與不足，提出10個挑戰(zhàn)性問題，并指出了巖石工程領(lǐng)域的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：巖石力學(xué)；巖體工程；研究進(jìn)展；發(fā)展方向；1引言21世紀(jì)，我國各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和資源開發(fā)處于快速發(fā)展階段，水利水電開發(fā)、礦山與能源開采、能源儲存與廢棄物地下處置、地面與地下交通建設(shè)、城市各項基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)及其他許多巖土工程的建設(shè)促進(jìn)了我國巖石力學(xué)的快速發(fā)展。但同時也面臨著許多新的挑戰(zhàn)性難題，例如特殊的區(qū)域性構(gòu)造地質(zhì)條件(如膨脹巖、地下暗河和巖溶、松散破碎復(fù)雜巖基、高地應(yīng)力作用下的軟硬巖)、大跨洞室圍巖的大變形控制、水工隧洞洞群之間

3、的相互作用、復(fù)雜壩基穩(wěn)定、深部巖爆、巖體內(nèi)的裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流、“三下”(重要道路下、水下和建筑物下)采礦、自然或人工開挖高陡巖質(zhì)邊坡的長期穩(wěn)定、尾礦壩潰壩、地下空間利用、防護(hù)工程、海底隧道以及其他工程巖石力學(xué)問題。上述交通、能源、水利水電與采礦工業(yè)等各個領(lǐng)域的需求，有力地促進(jìn)了我國巖石力學(xué)與巖土工程學(xué)科的發(fā)展。2中國作者發(fā)表巖石力學(xué)論文概況及研究現(xiàn)狀2.1國內(nèi)主要期刊發(fā)表的巖石力學(xué)與巖土工程論文情況目前與巖石力學(xué)有關(guān)的全國性刊物主要有《巖石力學(xué)與工程學(xué)報》、《巖土工程學(xué)報》、《巖土力學(xué)》、《煤炭學(xué)報》、《土木工程學(xué)報》、《水利學(xué)報》、《中國公路學(xué)報》、《工程地質(zhì)學(xué)報》、《地下空間與工程學(xué)

4、報》、《石油勘探與開發(fā)》等。發(fā)表巖石力學(xué)與巖土工程類論文較多的期刊主要集中在前4種。2012年12月26日清華大學(xué)發(fā)布了國際最具影響力學(xué)術(shù)期刊，其中《巖石力學(xué)與工程學(xué)報》的他引影響因子和他引頻次分別為0.268和1289，《巖土力學(xué)》為0.067和506，《巖土工程學(xué)報》為0.066和408。因此，為了清楚地了解我國學(xué)者發(fā)表的巖石力學(xué)類文章，對上述4種代表性期刊近30a(1982～2012年)發(fā)表的論文分別進(jìn)行統(tǒng)計和分類。由此可知，結(jié)合工程實踐，理論聯(lián)系實際、試驗與測試、重大巖土工程關(guān)鍵技術(shù)與計算分析并重所占比例較高，是當(dāng)前的研究趨勢。2.2中國巖石力學(xué)理論研究巖石強(qiáng)度理論或強(qiáng)度準(zhǔn)則

5、是巖體工程設(shè)計、結(jié)構(gòu)安全性分析的基礎(chǔ)知識，一直是工程力學(xué)界的一個熱門課題。以最大剪應(yīng)力為基礎(chǔ)的Mohr強(qiáng)度理論沒有考慮中間主應(yīng)力對材料強(qiáng)度的影響，俞茂宏在1961年提出了雙剪概念，并在1991年發(fā)表統(tǒng)一強(qiáng)度理論公式，后又提出非線性統(tǒng)一強(qiáng)度理論，可以將經(jīng)典理論作為該理論的特例或線性逼近。經(jīng)過50a來的持續(xù)研究，該理論已經(jīng)形成眾多系列，融入塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)等學(xué)科，并廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件、混凝土構(gòu)件以及巖土工程的強(qiáng)度分析[1]。統(tǒng)一強(qiáng)度理論擴(kuò)展到三向拉伸區(qū)，更適用于巖土材料和巖土工程，也使統(tǒng)一強(qiáng)度理論在理論上更趨完善，該成果于2012年獲得國家自然科學(xué)二等獎。鄭穎人和殷有泉等發(fā)展

6、了巖土塑性力學(xué)及其本構(gòu)模型，并在應(yīng)變空間塑性理論、多重屈服面理論及建立廣義塑性力學(xué)理論方面取得了較大進(jìn)展，特別是鄭穎人與高紅等[2]以考慮巖石內(nèi)摩擦特性的剪切應(yīng)變能達(dá)到某個極限屈服值為假設(shè)前提，從理論上建立了巖土材料的抗剪能量屈服準(zhǔn)則。殷有泉[3]對巖土在三維應(yīng)變空間屈服面問題進(jìn)行研究，提出用應(yīng)變空間表達(dá)巖土的本構(gòu)關(guān)系，使巖土的應(yīng)變軟化硬化問題、彈塑性耦合問題得到較好的解決。哈秋舲[4]提出卸載條件下的巖體本構(gòu)模型。李建林[5]進(jìn)一步研究了節(jié)理巖體卸載非線性力學(xué)特性，并應(yīng)用于實際工程。許東俊和耿乃光[6]以軟弱砂巖和致密堅硬的花崗巖以及中硬大理巖為研究對象，進(jìn)一步研究了強(qiáng)度隨中間主應(yīng)

7、力增加而變化的規(guī)律。曹文貴等[7-8]引進(jìn)基于Mohr-Coulomb以及Drucker-Prager巖石強(qiáng)度判據(jù)的巖石微元強(qiáng)度表示方法，從巖石微元強(qiáng)度服從Weibull隨機(jī)分布的角度出發(fā)，基于巖石三軸應(yīng)力–應(yīng)變試驗曲線建立了特定圍壓下反映巖石破裂全過程的損傷軟化統(tǒng)計本構(gòu)模型；并對Mohr-Coulomb和Drucker-Prager巖石強(qiáng)度判據(jù)進(jìn)行了修正。周輝等[9-10]通過試驗研究了硬巖強(qiáng)度的演化規(guī)律，提出了高應(yīng)力條件下硬脆性巖石的彈塑性耦合力學(xué)模型