岩石变形破坏过程中的能量耗散分析

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1、万方数据第23卷第21期岩石力学与工程学报23(21)：3565～35702004年11月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringNov．，2004岩石变形破坏过程中的能量耗散分析水谢和平1’2彭瑞东1鞠杨1(1中国矿业大学北京市岩石混凝土破坏力学重点实验室北京100083)(2四川大学成都610065)摘要岩石作为一种复杂的非均质地质材料，其力学响应表现出明显的非线性和各向异性特点。岩石在变形破坏过程中始终不断地与外界交换着物质和能量，是一个能量耗散的损伤

2、演化过程。采用损伤演化方程可以从宏观上描述损伤变量以及与其相伴的广义热力学力——损伤能量释放率的变化规律。进一步通过细观损伤力学的研究，可以揭示岩石变形破坏过程中能量耗散的内在机制。围绕这一基于能量耗散的岩石力学研究思路及其相关进展，最终将建立基于损伤演化及能量耗散的宏一细一微观多层次耦合的岩石力学体系，这有助于更准确地解决岩石工程领域中更多的力学分析问题。关键词岩石力学，变形，破坏，损伤，能量耗散，细观力学分类号Tu452，O346．5文献标识码A文章编号1000．6915(2004)21．3565—

3、06ENERGYDISSIPATIoNoFRoCKDEFoRM嗡LTIoNANDFRACTUREXieHeping1～，PengRuidon91，JuYang1(1BeijingKeyLaboratoryofFractureandDamageMechanicsofRocksandConcrete，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083China)(2SichuanUniversity，Chengdu610065China)AbstractAs

4、akindofinhomogeneousandcomplexgeologicalmaterial，rocksareofdistinctlynonlinearandanisotropicmechanicalbehavior．Thedeformationandfractureofrocksareanevolutionprocesswithexchangeofenergyandmassbetweenrocksandouterexoticenvironment．Thevariationruleofthedama

5、gevariableandthecoupledvariable，damageenergydissipationrate，canbedescribedonmacroaspectbythedamageevolutionequation．Furthermore，theintrinsicmechanismofenergydissipationduringthedeformationandfractureofrockscanbedisclosedbytheresearchofmesodamagemechanics

6、．Someprogressisreviewedrelatedtoenergydissipationinthefieldofrockmechanics，andamacro—meso—microsystembasedondamageevolutionandenergydissipationissuggested，whichcontributestosolvemoreengineeringproblemsexactly．Keywordsrockmechanics，deformation，fracture，da

7、mage，energydissipation，mesomechanics1引言岩石是构成地球表层的重要部分，人类生活在地球上，很多活动都不可避免地涉及到岩石。人类与岩石打交道的历史与人类自身的历史几乎～样悠久，可以追溯到史前的石器时代。但人类早期对岩石的认识还是很肤浅的，这与当时的科学技术水平有关。随着人类文明的进步，人类对岩石的利用和认识也不断深入。人类对岩石的认识经历了从感性逐渐上升到理性的一个漫长过程，而且这一过程必将继续进行。在这一过程中，对岩石问题的分析积2004年1月13日收到初稿，2004

8、年3月8日收到修改稿。t国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412705，2002CB412707)和国家自然科学基金创新研究群体项目(50221402)资助课题。作者谢和平简介：男，48岁，现为中国工程院院士、四川大学教授、博士生导师，主要从事岩石力学与工程方面的研究工作。E—mail：xiehp@cumtb．edu．ca。万方数据·3566·岩石力学与工程学报累了大量的经验，也获得了一些科学的理论。时至今日，在土木、采矿