188宝金博页面版

第 !" 卷增刊第 # 期%&’(!" )*++’,-,./ 0&(#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展2 8,59.&’&:; &< =4/,> ?,6&*>5,6!$$" 年 #$ 月@5/( !$$"1234.5,6 7. )57,.5, 4.!作者简介： 杨丽娟 （#ABB —），女，甘肃天水人，硕士研究生，从事岩石细观损伤研究。 CD-47’： ;4.:’7E*4.;F;G;49&&( 5&-( 5.岩石细观损伤力学模型研究若干进展杨丽娟，邵国建（河海大学工程力学系，江苏 南京!#$$AH）摘要： 介绍了 岩石 细观损伤和岩石 细观力学的研究方法， 综述了 国内 外岩石 细观损伤模型的研究现状， 并分类归纳了 几种典型的岩石 细观损伤模型以及在细观层次上对岩石 实验研究的成果， 论述了该领域中存在的问题并对其今后的发展方向提出 了 建议。关键词： 岩石 ； 细观损伤； 微裂纹； 损伤变量； =,7I*’’ 分布； 数值模型中图分类号： 8JKL!文献标识码： 1文章编号： #$$"!B"KB （!$$"）)#!$#B#!$L岩石是由多种矿物晶粒、 孔隙和胶结物组成的混杂体。 作为一种地质体， 岩石经历了漫长的成岩和改造历史，赋存在一定的地质和应力环境中，具有内在的缺陷，因而它的强度、变形和破坏特性不仅与错综复杂的工程地质、水文地质条件有关，而且强烈地受到其内部细、宏观缺陷的影响、制约和控制。 长期以来，人们对岩石宏观力学性能的劣化直至破坏全过程的机理、本构关系、力学模型和计算方法都非常重视，并且用各种理论和方法进行了研究，取得了许多重要成果［#!L］。 但是，这些研究几乎都是从唯象学的角度来考察岩体或岩石的强度、 变形和破坏失稳等宏观特性，而很少从微、细观尺度研究这些宏观特性的力学机理。 近年来， 人们逐渐认识到岩石内部包含了从微观到细观并到宏观的各种尺度的缺陷；岩石的损伤、破坏现象涉及从微观到宏观各种尺度的过程，以及各层次的互相耦合。 从根本上讲，岩石的力学行为是由其内在的细观结构所决定的， 尤其是受岩石细观损伤及其演化、发展的控制。 因此，为了建立岩石细观结构各种缺陷及其特性的不均匀性与其宏观力学特性的关系，真正、全面的解决岩石的损伤问题，还需要从材料的细观尺度研究做起。!岩石细观损伤力学最早开展岩石损伤力学研究的是 M&*:7’’［"］和M>4:&. 等［B］，根据断裂面的概念研究了岩石的脆塑性损伤行为，并建立了相应的连续介质模型。 后来，包括 N>4E57.&372， N4594.&3， O&6/7. 等在内的一批学者分别从不同的角度将损伤力学应用于岩石材料， 同时又从岩石本身的细观组构特征出发探讨其损伤机理，建立相应的模型和理论。细观损伤力学既没有连续介质损伤力学 （OMP）中的唯象学假设，同时也略去物体损伤的微观物理过程，而是从颗粒、 晶体、 微裂纹、 孔洞等细观结构层次研究各类损伤的形态、分布及演化特征，从而预测材料的宏观力学特性。 细观损伤理论实际上是一种采用多重尺度的连续介质理论。 细观损伤力学将岩石看作非均质复合材料。 选择适当的岩石细观结构模型，在细观层次上划分单元，考虑简单的破坏准则或损伤模型反映单元劲度的退化，利用数值方法计算模拟岩石试件的裂缝扩展过程及破坏形态，直观地反映出试件的损伤断裂破坏机理。 细观损伤力学的研究需要将试验、理论分析和数值计算三方面相结合。 试验观测结果提供了细观损伤力学的实物物性数据和检验判断标准；理论研究总结出细观损伤力学的基本原理和理论模型；数值模拟计算是细观损伤力学不可少的有效研究手段。 人们可以在细观层次上合理地采用各相介质本构关系的情况下，借助于计算机的强大运算能力，对岩石复杂的力学行为进行数值模拟。"岩石细观损伤的数值模型岩石细观损伤实验是研究其损伤过程和宏观力学性质的基本手段。 但是， 由于岩石实验可重复性差，不可避免地造成实验数据离散，并且伴有尺寸效应，试验结果不能反映岩石的特性。 因此，除了继续致力于实验方面的研究外， 有必要采用其他辅助手段研究岩石材料的损伤破坏行为。 细观损伤数值模?# B#?水利水电科技进展， !$$"， !" （ )#）!"#： $!L!HQBH"QQL$%&’(#： )*G ++, - "., - /0+112： 33445 - ++, - "., - /0