具有统计损伤的岩石弹塑性本构模型研究

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1、第23卷第12期岩石力学与工程学报23(12)：1971～19752004年6月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJune，2004*具有统计损伤的岩石弹塑性本构模型研究1，2121韦立德徐卫亚杨春和杨圣奇12(河海大学岩土工程研究所南京210098)(中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071)摘要利用细观力学的Eshelby等效夹杂方法建立了岩石的弹塑性损伤统计本构模型，在该模型中采用了总体应变与各组成相间应变关系与总体应力与各组成相间应力关系

2、不一样的假设，并用最优化方法确定该模型参数。建立的模型能够反映岩石破坏前应力-应变关系和轴向应变-横向应变关系，与试验结果比较表明该模型是合理的。关键词岩石力学，损伤，统计，本构模型分类号TU452，O346.5文献标识码A文章编号1000-6915(2004)12-1971-05STUDYONELASTOPLASTICCONSTITUTIVEMODELOFROCKWITHSTATISTICALDAMAGE1，212WeiLide，XuWeiya，YangChunhe，YangShengqi1(Ins

3、tituteofGeotechnicalEngineering，HohaiUniversity，Nanjing210098China)2(InstituteofRockandSoilMechanics，CAS，Wuhan430071China)AbstractUsingtheEshelbyequivalentinclusionmethod，astatisticalconstitutivemodelforelastoplasticanddamagedrockissetup，whichcanreflect

4、therelationbetweenstressandstrainandtherelationbetweenaxialstrainandtraversestrainbeforetherockfails.Thehypothesisthattherelationbetweenthetotalstrainandthestrainsinphasesandtherelationbetweenthetotalstressandthestressesinphasesaredifferentisempoyed.Ano

5、ptimizationmethodisdevelopedtodeterminetheparametersoftheconstitutivemodel.Thepresentedmodelisverifiedbytheexperiments.Keywordsrockmechanics，damage，statistics，constitutivemodel了岩石损伤本构模型，文[4]发展了文[2]的岩石损伤1引言统计本构模型，建立了弹塑性损伤统计本构模型，文[5]在文[4]基础上采用混合物理论考虑了流体的岩

6、土材料的变形和强度关系是岩土工程界一直作用而建立了饱和和非饱和岩石损伤软化统计本构十分重视的问题，而损伤力学是解决岩土材料的变模型，文[6]在以岩石微元强度随机分布定义损伤变形和强度关系的一个重要手段。从岩石微元强度随量基础上采用各向异性介质中的Eshelby相变问题机分布事实出发定义损伤变量，建立岩石材料的损的解建立起了岩石的各向异性弹性损伤统计本构模伤本构关系，是当前岩石损伤本构关系建模中用得型。本文在以岩石微元强度随机分布定义损伤变量比较多的一种方法，文[1～3]从岩石微元强度随机基础上采用各向

7、同性介质中的Eshelby相变问题的分布事实出发定义损伤变量并按几何损伤理论建立解建立弹塑性损伤统计本构模型，并在参数的确定2003年3月28日收到初稿，2003年5月30日收到修改稿。*国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412704，2002CB412707)和国家自然科学基金(50374064，50334060)资助项目。作者韦立德简介：男，1973年生，2004年于河海大学获博士学位，现为在站博士后，主要从事岩石力学方面的研究工作。E-mail：weilide@tom.com。

8、•1972•岩石力学与工程学报2004年方面用最优化方法进行了探索。的能力是完好材料的一部分(即其体积模量是完好材料的体积模量乘以一个常数)，但那个常数的确定2损伤变量全靠经验。岩石中微裂纹对岩石力学性质的影响极为复杂，现在还不能很好地解决，在此采用了文[8]由于岩石是一种非均质材料，内含大量随机分的方法，为了方便假设缺陷相为弹性介质，不过在布的微裂隙、空洞、界面等缺陷，因此，在压力作确定那个常数时采用了最优化拟合法。用下岩石微元的破坏也应是随机的。这里