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1、損傷力學研究的是材料內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展引起的宏觀力學效應(yīng)以及缺陷最終導致材料破壞的過程和規(guī)律。1958年Kachanov在研究蠕變斷裂時引入了損傷力學的概念，提出了“連續(xù)性因子”和有效應(yīng)力。1963年Rabotonov在Kachanov基礎(chǔ)上引入了“損傷變量”的概念，奠定了損傷力學的基礎(chǔ)。在其后的二三十年中，各國學者對損傷力學的基本概念、研究方法、損傷變量的定義等做了大量的開創(chuàng)性工作，極大推動了損傷力學理論的進展。1976年Dougill將損傷力學從金屬材料中引入到巖石材料，之后巖石損傷力學迅速發(fā)展，已成為當今巖石研究領(lǐng)域的熱門課題之一。巖石損
2、傷力學的研究關(guān)鍵是定義材料的損傷變量及正確地給出演變規(guī)律的本構(gòu)方程。能否得到合理的損傷演變方程和含損傷的本構(gòu)方程關(guān)鍵是對損傷變量的定義是否合理，建立一個損傷模型的基本要求是能在實驗中直接或間接確定與損傷演變規(guī)律有關(guān)的材料參數(shù)。對損傷變量的定義，從損傷力學提出就開始進行廣泛的研究，可從微觀和宏觀這兩個方面選擇。微觀方面，可以選擇裂紋數(shù)目、長度、面積和體積等；宏觀方面，可以選擇彈性模量、屈服應(yīng)力、拉伸強度、密度等。國內(nèi)學者唐春安從巖體材料內(nèi)部所含裂紋缺陷分布的隨機性出發(fā)，利用巖石微元強度服從正態(tài)分布或Weibull分布的特征，用發(fā)生破壞的微元數(shù)在微元
3、總數(shù)中所占的比例來定義損傷變量。謝和平等將分形幾何理論應(yīng)用于巖石損傷研究中，將巖石損傷程度的增加看作是分形維數(shù)的增加，從損傷與斷裂之間的聯(lián)系方面定量的描述了損傷，從而創(chuàng)建了分形幾何與巖石力學理論體系，提出了分形損傷力學理論。從微觀角度出發(fā)對損傷變量進行定義，不僅物理意義明確，而且能夠比較真實地反映材料性能逐漸劣化，但是從微觀角度定義的損傷變量難以量測。Lamaitre基于彈性模量變化用無損楊氏模量和損傷楊氏模量定義損傷變量，謝和平和鞠楊等討論了該損傷變量定義的適用條件，進行了修正。使基于宏觀彈性模量定義的損傷變量在實際應(yīng)用中比較方便，但這種定義方
4、法需要事先知道材料的初始彈性模量，而且在實際的工程中很多材料都有具有初始損傷的。謝和平、鞠楊等認為單元強度喪失實則為其粘聚力的喪失，即單元在經(jīng)歷一定的能量耗散后，其內(nèi)部的損傷達到了最大值，與此同時微結(jié)構(gòu)中的粘聚力完全喪失。國內(nèi)外學者進行了大量通過能量分析的方法來描述巖體的破壞行為的研究。另外還有學者使用CT技術(shù)在巖石損傷檢測中的應(yīng)用，并給出了一種基于CT數(shù)的損傷變量通過對波速的測量分析巖石中的損傷程度來確定損傷變量。無損檢測技術(shù)在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，究其原因是它操作簡單、費用低、對材料的影響小。但是對于巖石材料，因為材料本身顆粒較大，密度不均
5、勻，所以導致精度不是很高。目前對巖石損傷演變本構(gòu)關(guān)系的研究是巖石力學的研究主要方向之一，在這一問題上主要有兩種研究方法:第一種是建立在試驗的基礎(chǔ)上，提出巖石損傷變量與應(yīng)力應(yīng)變之間存在某種聯(lián)系，通過理論假設(shè)與實驗驗證建立損傷本構(gòu)關(guān)系；另一種是直接分析巖石微元強度的分布特點，利用概率論的方法直接建立損傷變量與應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系，從而建立損傷本構(gòu)關(guān)系。然而，通過以上兩種方法建立起來的損傷本構(gòu)關(guān)系有很多不足，最明顯的是在圍壓一定的條件下，巖石應(yīng)變軟化過程中，巖石損傷部分仍然具有一定的承載能力，即存在殘余應(yīng)力，這是目前的損傷本構(gòu)關(guān)系無法反映的；再有就是通過
6、以上方法建立的巖石損傷本構(gòu)關(guān)系勢必存在很多參數(shù)，對于參數(shù)如何確定，目前還沒有很好地解決辦法，這也導致了計算結(jié)果與現(xiàn)場實際存在比較大的誤差。這些問題如何解決，如何更好的建立巖石損傷本構(gòu)關(guān)系，國內(nèi)外學者進行了廣泛的研究。Mclintock等學者提出了初步的細觀本構(gòu)模型，后來Gurson等對這種模型進行了深入的研究，分析了微孔洞的損傷如何材料變形產(chǎn)生影響以及影響是何種形式的，這標志著細觀損傷力學向前推進來一大步。如何從細觀發(fā)展到宏觀的系統(tǒng)損傷本構(gòu)理論，盧應(yīng)發(fā)，葛修潤進一步進行研究，通過引入轉(zhuǎn)化因子，描述微觀應(yīng)變向宏觀應(yīng)變的一個物理量，建立了新的巖石損傷
7、本構(gòu)關(guān)系。任建喜、葛修潤做了大量CT試驗進行驗證，并結(jié)合工程實際，就巖石峰值前的應(yīng)力應(yīng)變給出了損傷演變方程和損傷演變本構(gòu)關(guān)系。趙吉東、周維垣等從應(yīng)變梯度理論的角度，結(jié)合傳統(tǒng)模型考慮應(yīng)變梯度項影響，建立梯度損傷模型。張全勝對應(yīng)變等價原理進行了推廣，認為損傷存在基準損傷，也存在正損傷和負損傷，通過巖石損傷的CT試驗，提出并驗證單軸壓縮情況下的巖石損傷本構(gòu)關(guān)系。曹文貴在傳統(tǒng)巖石損傷的定義上進一步修正，認為巖石雖然已經(jīng)損傷，但是并不代表損傷部分失去了承載能力，同時巖石在受力過程中部分材料受到破壞，部分材料并未破壞，兩部分受力有所不同，在這個基礎(chǔ)上，提出了
8、一種新的統(tǒng)計損傷模型，同時采用不同的損傷破壞判斷準則進行研究，進而建立基于特定圍壓下的巖石統(tǒng)計本構(gòu)模型。楊圣奇、徐為亞等假設(shè)巖石強度符合
