岩石宏、细观损伤复合模型及裂纹扩展规律研究

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1、第27卷第3期岩石力学与工程学报Vol.27No.32008年3月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMarch，2008岩石宏、细观损伤复合模型及裂纹扩展规律研究1，21赖勇，张永兴(1.重庆大学土木工程学院，重庆400040；2.重庆交通大学河海学院，重庆400074)摘要：通过假设微元具有破坏、损伤和无损3种状态，损伤和破坏可以用无损的程度表示；把细观损伤理论和宏观统计损伤模型结合，建立应力–应变与微裂纹密度变化的关系；分别运用Taylor方法、

2、广义自洽法和Taylor介质法，通过计算实例分析岩石应力–应变过程中裂纹密度的发展变化规律，讨论特征点处的裂纹密度变化特点及计算方法的影响，尝试利用细观损伤理论确定岩石残余强度，得出岩石非线性性质是裂纹密度发展速度的宏观表现等结论。关键词：岩石力学；细观损伤；损伤统计模型；微裂纹密度；裂纹发展速度；特征点中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2008)03–534–09STUDYONMACRO-ANDMESO-DAMAGECOMPOSITEMODELOFROCKANDCRAC

3、KPROPAGATIONRULE1，21LAIYong，ZHANGYongxing(1.CollegeofCivilEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400040，China；2.SchoolofRiverandOceanEngineering，ChongqingJiaotongUniversity，Chongqing400074，China)Abstract：Assumingthattherepresentativevolumetricelement(

4、RVE)hasthreestates，i.e.failure，damageandintactness.Thedamagecanbeexpressedbydegreeoffailureorintactness.Therelationbetweenstress-strainanddensityvariationofrockcrackhasbeenobtainedthroughthemeso-damagetheoryanddamagestatisticsmodel.BytheTaylormethod，the

5、generalizedconsistentmethodandtheTaylormediummethodintheprocessofstress-strain，thevariableruleofthecrackdensityduringthedevelopmentprocessofrockstress-strainhasbeenanalyzedbyexamples.Thevariablecharacteristicsofcrackdensityatcharacteristicpointsandthein

6、fluencesofcalculationmethodshavebeendiscussed.Meso-damagetheoryisusedtodeterminetheresidualstrengthofrock.Itisshownthatthenonlinearityofrockisthemacroscopicbehaviorofdevelopmentspeedofcrackdensity.Someotherusefulconclusionsarealsodrawn.Keywords：rockmech

7、anics；meso-damage；damagestatisticsmodel；microcrackdensity；speedofcrackpropagation；characteristicpoints异，对岩石等脆性材料的损伤理论研究主要集中表1引言现在宏观和细观两个尺度范围内。损伤变量的定义也可分为以弹性常数、超声波速等为代表的宏观损目前，由于测量损伤变量技术手段的限制和差伤变量和以裂纹密度、孔隙率等为代表的细观损伤收稿日期：2007–09–16；修回日期：2007–11–28基金项目：国家杰出

8、青年科学基金资助项目(50625824)作者简介：赖勇(1968–)，男，1988年毕业于解放军后勤工程学院地下建筑专业，现为博士研究生、副教授，主要从事岩土工程方面的教学与研究工作。E-mail：ffly001@163.com第27卷第3期赖勇，等.岩石宏、细观损伤复合模型及裂纹扩展规律研究•535•变量，由此形成了唯象学法和细观损伤力学方法等区域出现贯通，进而形成宏观裂缝导致岩石破坏。对岩石应力–应变关系的描述方法。[5]其破坏概率密度函数可以用材料