岩石力学研究新颖进展报告材料
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岩石力学实验报告《岩石力学实验报告》摘要:本次实验旨在研究岩石的力学性质,通过实验数据的收集和分析,得出岩石的抗压强度和抗拉强度等重要参数。
实验结果表明,岩石的力学性质受到多种因素的影响,包括岩石的成分、结构、孔隙度等。
本实验为岩石力学性质的研究提供了重要的数据支持。
引言:岩石是地球表面的重要构成物质,其力学性质对于地质灾害的预测和岩土工程的设计具有重要意义。
岩石力学实验是研究岩石力学性质的重要手段之一,通过对岩石样品进行拉伸、压缩等实验,可以得出岩石的抗压强度、抗拉强度等重要参数。
本次实验旨在通过岩石力学实验,研究岩石的力学性质,为岩石工程领域提供重要的数据支持。
实验材料和方法:本次实验选取了多种不同类型的岩石样品,包括花岗岩、砂岩、页岩等。
实验方法主要包括拉伸实验和压缩实验。
拉伸实验通过拉伸试验机对岩石样品进行拉伸,得出岩石的抗拉强度。
压缩实验通过压缩试验机对岩石样品进行压缩,得出岩石的抗压强度。
实验过程中,需要注意对岩石样品的选择和制备,以及实验条件的控制。
实验结果和分析:通过实验数据的收集和分析,得出了不同类型岩石的抗压强度和抗拉强度等重要参数。
实验结果表明,不同类型的岩石具有不同的力学性质,受到岩石成分、结构、孔隙度等因素的影响。
花岗岩具有较高的抗压强度和抗拉强度,砂岩和页岩的力学性质相对较弱。
此外,实验结果还表明,岩石的力学性质受到温度、湿度等环境因素的影响,这为岩石工程的设计和施工提出了新的挑战。
结论:本次实验通过岩石力学实验,研究了岩石的力学性质,得出了岩石的抗压强度和抗拉强度等重要参数。
实验结果表明,岩石的力学性质受到多种因素的影响,包括岩石的成分、结构、孔隙度等。
这为岩石工程的设计和施工提供了重要的数据支持,也为岩石力学性质的研究提供了新的思路和方法。
希望本次实验的结果能够为岩石工程领域的发展和进步提供重要的参考。
岩石力学研究新进展报告姓名: XXX学号:XXXXXXXX专业:岩土工程岩石力学研究新进展报告1 引言时光如白驹过隙,一学期的《XXXXX》课程在不知不觉间结课了。
这一学期的学习,使我在岩石力学方面有了很大的启发,特别是分形理论在岩石力学中的应用令我神往。
下面我对岩石力学研究的新进展做简要报告。
岩石力学可以作为固体力学的一个新分支,用以研究岩石材料的力学性能和岩石工程的特殊设计方法。
岩石力学经过近50年的发展,在土木工程、水利工程、采矿工程、石油工程、国防工程等领域都得到了广泛的应用,随着科学技术的进步,岩石力学涉及的领域会进一步扩大。
岩石力学是一门内涵深,工程实践性强的发展中学科。
岩石力学面对的是“数据有限”的问题,输入给模型的基本参数很难确定,而且没有多少对过程(特别是非线性工程)的演化提供信息的测试手段。
另一方面,对岩体的破坏机体还不能准确的解释。
岩石力学所涉及的力学问题是多场(应力场、温度场、渗流场、甚至还存在电磁场等)、多相(固、液、气)影响下的地质构造和工程构造相互作用的耦合问题。
这就表明,工程岩体的变形破坏特征是极为复杂的,其大多数是高度非线性的。
目前,岩石力学的许多数学模型是不准确和不完整的,可以广泛接受和适用的概化模型并不多。
基于此,近年来,多种数值方法、细观力学、断裂与损伤力学、系统科学、分形理论、块体理论等在岩石力学中的应用以及各种人工智能、神经网络、遗传算法、进化算法、非确定性数学等域岩石力学的交叉学科的兴起,为我们提供了全新和有效的思维方式和研究方法,更能激发研究者的创新精神,这也为突破岩石力学的确定性研究方法提供了强有力的理论基础[1]。
本报告主要对分形岩石力学、块体岩石力学、断裂与损伤岩石力学和岩石细观力学四部分的研究新进展做简要报告。
由于时间和精力有限(最近导师安排的任务非常多,而且要准备英语和政治期末考试),每部分内容除第一大段的研究新进展综述外,只对近几年的三篇比较好的文献做分析说明,包括两篇中文学术论文和一篇外文学术论文,这12篇学术论文我都比较仔细的看了。
第1篇一、实验背景与目的岩石力学是研究岩石在受力作用下的力学性质及其与工程结构相互作用的科学。
随着我国基础设施建设、资源开发和环境保护等领域的快速发展,岩石力学的研究显得尤为重要。
本次实验旨在通过岩石力学实验,了解岩石的基本力学性质,掌握岩石力学实验方法,为今后在实际工程中应用岩石力学知识打下基础。
二、实验内容与方法本次实验主要包括以下内容:1. 岩石单轴压缩实验:测定岩石的抗压强度、弹性模量、泊松比等基本力学参数。
2. 岩石三轴压缩实验:研究岩石在不同围压条件下的力学性质,包括抗压强度、弹性模量、泊松比等。
3. 岩石剪切实验:测定岩石的剪切强度、内摩擦角等剪切力学参数。
4. 岩石动力实验:研究岩石在不同动载条件下的力学性质,包括动抗压强度、动剪切强度等。
实验方法主要包括以下几种:1. 实验准备:选取实验岩石样品,进行加工、制备实验试样,安装实验设备,调试实验仪器。
2. 实验实施:按照实验方案,对岩石试样进行加载,记录实验数据。
3. 数据处理与分析:对实验数据进行整理、计算、分析,得出实验结论。
三、实验结果与分析1. 岩石单轴压缩实验本次实验选取了花岗岩、石灰岩、砂岩等不同岩石样品,进行了单轴压缩实验。
实验结果表明,不同岩石的抗压强度差异较大,花岗岩的抗压强度最高,砂岩的抗压强度最低。
同时,实验结果还表明,岩石的弹性模量和泊松比与抗压强度存在一定的相关性。
2. 岩石三轴压缩实验实验结果表明,岩石在三轴压缩条件下的抗压强度高于单轴压缩条件下的抗压强度,说明围压对岩石的抗压强度有显著影响。
此外,实验结果还表明,岩石的弹性模量和泊松比在三轴压缩条件下也发生了变化,但变化幅度较小。
3. 岩石剪切实验实验结果表明,岩石的剪切强度与抗压强度之间存在一定的关系,剪切强度通常低于抗压强度。
此外,实验结果还表明,岩石的内摩擦角与剪切强度存在一定的相关性。
4. 岩石动力实验实验结果表明,岩石在动载条件下的抗压强度和剪切强度均低于静载条件下的抗压强度和剪切强度。
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过岩石力学实验,研究岩石的力学性质,包括抗压强度、抗拉强度、变形性能、水理性质等,为岩土工程设计和施工提供理论依据。
二、实验原理岩石力学实验主要包括以下几种:1. 岩石单轴抗压强度试验:在岩石试件上施加轴向压力,当试件破坏时,记录破坏时的最大轴向压力,以此确定岩石的单轴抗压强度。
2. 岩石抗拉强度试验(劈裂试验):将岩石试件沿劈裂面进行拉伸,当试件破坏时,记录破坏时的最大拉伸力,以此确定岩石的抗拉强度。
3. 岩石变形试验:通过施加轴向压力,观察岩石的变形情况,分析岩石的变形规律。
4. 岩石水理性质试验:测定岩石的吸水性、软化性、抗冻性和透水性等水理性质。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器:岩石力学试验机、万能试验机、岩样制备设备、量筒、天平等。
2. 实验材料:岩石试件、砂、水等。
四、实验步骤1. 岩石单轴抗压强度试验:(1)将岩石试件加工成标准尺寸,并对试件表面进行打磨。
(2)将试件放入岩石力学试验机,调整试验机夹具,使试件轴向压力方向与试件轴线一致。
(3)启动试验机,以一定的加载速度对试件施加轴向压力,当试件破坏时,记录破坏时的最大轴向压力。
2. 岩石抗拉强度试验(劈裂试验):(1)将岩石试件加工成标准尺寸,并对试件表面进行打磨。
(2)将试件放入万能试验机,调整试验机夹具,使试件劈裂面与试验机轴线一致。
(3)启动试验机,以一定的拉伸速度对试件施加拉伸力,当试件破坏时,记录破坏时的最大拉伸力。
3. 岩石变形试验:(1)将岩石试件加工成标准尺寸,并对试件表面进行打磨。
(2)将试件放入岩石力学试验机,调整试验机夹具,使试件轴向压力方向与试件轴线一致。
(3)启动试验机,以一定的加载速度对试件施加轴向压力,记录试件的变形情况。
4. 岩石水理性质试验:(1)测定岩石的吸水性:将岩石试件放入量筒中,加入一定量的水,记录试件吸水后的质量。
(2)测定岩石的软化性:将岩石试件浸入水中,记录试件饱和后的抗压强度。
岩石力学实验报告本次实验旨在研究岩石在不同应力状态下的变形和破裂特性。
通过单轴压缩实验、三轴压缩实验和拉伸实验,测量了不同载荷下的应变、应力和变形量,并分析了岩石的强度和变形模式。
实验结果表明,岩石的强度和变形特性受到应力状态、岩石类型和裂隙特性等多种因素的影响。
关键词:岩石力学,单轴压缩实验,三轴压缩实验,拉伸实验,强度,变形模式1. 引言岩石是地球表面的基础构成元素之一,其力学特性对于地质灾害和工程安全等具有重要的影响。
岩石力学是研究岩石受力变形和破裂特性的学科,具有广泛的应用价值。
本次实验旨在通过单轴压缩实验、三轴压缩实验和拉伸实验,探究岩石在不同应力状态下的强度和变形模式。
2. 实验方法2.1 单轴压缩实验单轴压缩实验是一种常用的岩石力学实验方法,可以测量岩石在单向压缩载荷下的应变和应力。
实验中将岩石样本置于压力机中,施加垂直于样本轴向的压力,同时记录载荷和位移数据。
实验过程中应注意控制加载速度和采集数据点数,以保证实验数据的准确性。
2.2 三轴压缩实验三轴压缩实验是一种更加复杂的岩石力学实验方法,可以模拟真实的三维应力状态。
实验中将岩石样本置于三轴压力容器中,施加沿三个方向的压力,同时记录载荷和应变数据。
实验中还需考虑容器壁的摩擦力和容器中水的压力等因素。
2.3 拉伸实验拉伸实验是一种常用的岩石力学实验方法,可以测量岩石在拉伸载荷下的应变和应力。
实验中将岩石样本置于拉伸机中,施加沿样本轴向的拉力,同时记录载荷和位移数据。
由于岩石的拉伸强度通常较低,拉伸实验的结果常常受到一些外界因素的影响,如样本的形状和裂隙。
3. 实验结果与分析通过单轴压缩实验、三轴压缩实验和拉伸实验,得到了不同载荷下的应变、应力和变形量数据。
实验结果表明,岩石的强度和变形特性受到应力状态、岩石类型和裂隙特性等多种因素的影响。
3.1 单轴压缩实验结果在单轴压缩实验中,岩石样本在单向压缩载荷下会产生不同程度的变形和破裂。
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岩石力学室内试验技术的若干进展岩石力学室内试验技术是岩石力学中的重要组成部分,是岩石力学研究的基础。
在过去的几十年中,岩石力学室内试验技术经历了多次重大变革和技术升级,为岩石力学研究提供了更加完善和有效的工具和手段。
下面将从试验方法、试验设备、试验数据处理和试验标准等方面介绍岩石力学室内试验技术的若干进展。
一、试验方法1. 三轴压缩试验:三轴压缩试验是岩石力学中最常用的试验方法之一,它能够快速准确地测定岩石的抗压强度和变形特性。
现代三轴压缩试验采用数控设备进行试验控制,可以实现更加精确的控制和数据记录。
2. 压剪试验:压剪试验是测定岩石的剪切性能的常用试验方法。
现代压剪试验将传统的各向同性模型拓展至各向异性和复合材料模型,使测量结果更加准确和可靠。
3. 抗拉试验:抗拉试验是测定岩石拉伸强度的常用试验方法。
目前,抗拉试验已经可以在微尺度上进行,可以更好地模拟岩石在深部地层的力学行为。
二、试验设备1. 数控设备:现代试验设备大多采用数控技术,实现数字化控制和数据处理。
数控设备可以更加准确地控制试验参数和数据记录,提高试验数据的可靠性和精度。
2. 超高压装置:超高压装置是岩石力学室内试验中的一项新技术,可以在高于常压数倍的条件下进行试验。
超高压装置可以更好地模拟深部地层的岩石力学行为,提高了试验的准确性和可靠性。
3. 微型设备:随着微纳技术的发展,微型设备在岩石力学室内试验中得到广泛应用。
微型设备可以对岩石的微观结构进行研究,为岩石力学的研究提供了新的手段和突破口。
三、试验数据处理1. 数字图像处理技术:数字图像处理技术是岩石力学室内试验数据处理中的一项新技术,可以对试样的变形和破坏进行精确的记录和分析。
数字图像处理技术可以提高试验数据处理的准确性和效率,为岩石力学研究提供了更加丰富和全面的数据来源。
2. 数字化模拟技术:数字化模拟技术可以模拟岩石力学实验中的各种情况,对试验结果进行预测和分析。
数字化模拟技术可以帮助理解岩石力学中的各种现象和规律,为岩石工程研究提供理论基础和预测工具。
岩石力学学术报告总结专业:工程力学姓名:学号:首先,听了老师的讲座,让我懂得了什么是岩爆。
轻微的岩爆仅有剥落岩片,无弹射现象,严重的可测到4.6级的震级,烈度达7一8度,使地面建筑遭受破坏,并伴有很大的声响。
岩爆可瞬间突然发生,也可以持续几天到几个月。
发生岩爆的条件是岩体中有较高的地应力,并且超过了岩石。
我们还知道了岩爆的条件是:在硬脆岩体高地应力地区,硐室开挖过程中发生岩爆。
岩爆的发生原因:围岩强度适应不了集中的过高应力而突发的失稳破坏。
以及防治措施:应力解除、注水软化和使用锚栓-钢丝网-混凝土防爆支护等。
李教授的报告以地下空间的开发利用入手,结合自己在挪威的丰富的工作经历,从三个方面对本讲座主题进行了解说。
首先,李教授展示了挪威在地上空间与地下空间开发利用技术上取得的巨大成果。
挪威是一个北欧国家,地形多山,近海气候适宜,内陆地区岩石条件复杂多变,所以岩石力学工程在挪威的开发利用有着许多实际的困难,但是在包括李教授在内的许多工程人员的努力之下,还是克服了这些许多的困难,使得岩石力学在挪威有了长足的发展与进步。
李教授给我们展示了这些年来挪威岩石力学在地下工程在许多方面的应用,这些应用包括:(1)交通工程:包括公路、铁路以及隧道;(2)水电传输,输气输油以及油汽储藏;(3)工业设施:包括地下水厂和地下仓库;(4)民用设施:包括地下游泳池和地下体育馆。
可以看到,由于岩石力学工程在挪威的开发和利用,使得挪威克服了国家本身在地形方面上的局限,大大拓展了挪威对本身国土的的有效利用。
老师讲到岩爆可以分为以下几类:(1)重力应力型冲击地压。
主要受重力作用,没有或只有极小构造应力影响的条件下引起的冲击地压。
如枣庄、抚顺、开滦等矿区发生的冲击地压。
(2)构造应力型冲击地压。
主要受构造应力(构造应力远远超过岩层自重应力)的作用引起的冲击地压,如北票矿务局和天池煤矿发生的冲击地压。
(3)中间型或重力~构造型冲击地压。
岩石力学与岩石工程学科发展报告岩石力学和岩石工程是个看似“高大上”的话题,其实说白了,就是研究岩石在各种力作用下的反应,理解它们如何在大自然的摧残下坚守岗位,又如何在工程建设中“配合工作”。
想想看,咱们的桥梁、高楼大厦,甚至是高速铁路,几乎都离不开岩石工程的参与。
你可能觉得它离自己很远,但实际上它跟我们日常生活有着千丝万缕的联系。
想要搬个家?没有坚固的地基,你敢住吗?想开个矿?没有扎实的岩石力学支撑,怎么可能保障安全和生产?如果你还觉得这个领域很遥远,那就别急,咱们从最简单的开始聊起。
岩石力学,不就是研究岩石在各种力的作用下会发生什么吗?就像你一拳打在墙上,墙会不会裂,裂了之后怎么修,甚至是整个墙体会不会垮掉,都是岩石力学要研究的东西。
比方说,你要建一座大楼,地基必须牢固,要不然楼上全是纸糊的,风一吹就倒。
岩石力学的研究可以帮助我们分析地下岩层的承载力,决定建筑能不能在那块地上立得住。
讲到这里,咱得说说岩石工程的真正魅力了。
工程的每一步,都离不开岩石力学的支持。
比如说,你要开一个隧道,最重要的就是要知道那里的岩石层能不能支撑住隧道的形状,能不能防止坍塌。
就像你把一块石头放在水里,它会浮起来还是沉下去?岩石的密度、硬度、韧性……这些都能决定隧道挖掘时的风险。
如果岩石松软,工程可得小心点,别一不留神就让隧道崩塌了。
说到这里,大家可能会想,挖隧道好像挺简单的,可要是没有足够的岩石力学研究和数据支持,哪儿能保证大家的安全?岩石工程就像给大自然穿上了“防护衣”。
我们可以利用岩石的力学特性,避免灾害发生。
比如,大家都知道,地震、滑坡这些自然灾害让人头疼。
可是,通过对岩石的深入分析,工程师们能根据不同岩层的稳定性,提前设计出应急方案,减少损失。
这就像你不去摸电线,不去碰高压电一样,提前防范的结果就是安全。
然而,这个领域也并非一路顺风。
毕竟岩石,虽然看起来坚硬得像铁板一样,但它也有“脾气”。
不同的岩石,反应千差万别。
岩石力学研究新进展报告:XXX学号:XXXXXXXX专业:岩土工程岩石力学研究新进展报告1 引言时光如白驹过隙,一学期的《XXXXX》课程在不知不觉间结课了。
这一学期的学习,使我在岩石力学方面有了很大的启发,特别是分形理论在岩石力学中的应用令我神往。
下面我对岩石力学研究的新进展做简要报告。
岩石力学可以作为固体力学的一个新分支,用以研究岩石材料的力学性能和岩石工程的特殊设计方法。
岩石力学经过近50年的发展,在土木工程、水利工程、采矿工程、石油工程、国防工程等领域都得到了广泛的应用,随着科学技术的进步,岩石力学涉及的领域会进一步扩大。
岩石力学是一门涵深,工程实践性强的发展中学科。
岩石力学面对的是“数据有限”的问题,输入给模型的基本参数很难确定,而且没有多少对过程(特别是非线性工程)的演化提供信息的测试手段。
另一方面,对岩体的破坏机体还不能准确的解释。
岩石力学所涉及的力学问题是多场(应力场、温度场、渗流场、甚至还存在电磁场等)、多相(固、液、气)影响下的地质构造和工程构造相互作用的耦合问题。
这就表明,工程岩体的变形破坏特征是极为复杂的,其大多数是高度非线性的。
目前,岩石力学的许多数学模型是不准确和不完整的,可以广泛接受和适用的概化模型并不多。
基于此,近年来,多种数值方法、细观力学、断裂与损伤力学、系统科学、分形理论、块体理论等在岩石力学中的应用以及各种人工智能、神经网络、遗传算法、进化算法、非确定性数学等域岩石力学的交叉学科的兴起,为我们提供了全新和有效的思维方式和研究方法,更能激发研究者的创新精神,这也为突破岩石力学的确定性研究方法提供了强有力的理论基础[1]。
本报告主要对分形岩石力学、块体岩石力学、断裂与损伤岩石力学和岩石细观力学四部分的研究新进展做简要报告。
由于时间和精力有限(最近导师安排的任务非常多,而且要准备英语和政治期末考试),每部分容除第一大段的研究新进展综述外,只对近几年的三篇比较好的文献做分析说明,包括两篇中文学术论文和一篇外文学术论文,这12篇学术论文我都比较仔细的看了。
以后若有机会和时间,我会在导师和各位老师同学的不吝赐教下,努力做岩石力学的创新性研究,届时会在文献综述部分查阅和介绍更多最新以及更优秀的文献。
2 分形岩石力学从古至今,岩石已成为人们熟知的工程材料,它是由矿物晶粒、胶结物质和大量各种不同阶次、不规则分布的裂隙、薄弱夹层等缺陷构成,是一种成分和结构高度复杂的孔隙体。
岩石力学经过近50年的发展,人们尝试用各种数学力学方法研究和描述岩石复杂的自然结构性状和物理力学性质,提出了多种岩石力学分析和计算方法,为解决实际工程中的岩石力学问题创造了条件。
19世纪70年代Mandelbrot创立分形几何学,提出了一种定量研究和描述自然界中极不规则且看似无序的复杂结构、现象或行为的新方法,从此分形几何学广泛地应用于自然科学研究的各个领域,并且在经济学等社会科学也有很巧妙的应用。
19世纪80年代,分形几何学开始应用于岩石力学研究,开始形成分形岩石力学这一门新兴交叉学科。
人们逐渐发现岩石力学领域中的分形现象相当普遍,不仅岩石的自然结构性状、缺陷几何形态、分布以及地质结构产状、断层几何形态、分布都观察到分形特征或分形结构,而且岩石体强度、变形、破断力学行为以及能量耗散也表现出分形特征。
这些研究与发现为运用分形与岩石力学相结合的方法定量描述岩石复杂的自然性状和物理力学性质提供了广阔前景,还为工程实践提供了强有力的工具。
分形与岩石力学相结合已广泛应用于岩石力学领域研究的诸多方面,取得了令人瞩目的研究成果。
毕竟,分形岩石力学起步比较晚,岩石力学的分形研究和应用还不够成熟,仍在发展当中,适用于分形-岩石力学分析和应用的基础理论框架远未形成,基础理论和应用研究的诸多方面仍然相当复杂和艰难。
目前大多数研究主要集中于发现和描述岩石结构自然形貌和岩石力学行为的分形现象、性质和机理,较少涉及岩石力学分形研究的数学力学基础和工程应用。
未来岩石力学分形研究的主要方向之一是要下大力气研究分形-岩石力学及其应用的基础数学力学理论,即:需要研究和建立分形空间中适用于定量描述和分析分形岩石体的几何构形、应力、变形、物理平衡条件、本构关系、强度准则、初边值问题、数值计算等一整套的基础理论与方法。
目前这方面研究已引起国际学术界的高度重视,成为下世纪非线性力学理论和应用研究的一个重要方面。
至于岩石力学分形研究的工程应用,才刚刚起步,除需进一步加强应用基础研究之外,努力推广这种新思想和新方法在岩石工程中的实践和应用是岩石力学工作者面临的另一个重要课题,有待于人们去开发和应用。
可以预言,尽管岩石力学的分形研究这一新兴交叉学科才刚刚起步,还相当不成熟,但基于分形岩石结构和力学思想的岩石力学描述、分析和计算方法将会得出更加切合实际的结果。
2012年,黄达、谭清、黄润秋在《石力学与工程学报》上发表了《高围压卸荷条件下岩破碎块度分形特征及其与能量相关性研究》一文[2]。
他们在文中得出如下结论:当岩体处于高应力条件下,岩石卸荷的力学响应特征及发生机制是高地应力地区岩体工程开挖稳定性评价及控制的关键问题。
基于不同卸荷速率和初始围压条件下三轴高应力岩卸围压试验,结合分形理论和能量原理,研究了高应力卸荷条件下岩石破裂块度分布规律及其与能量耗散和释放的相关性。
高应力条件下三轴卸围压岩试样碎块分形性质具有较强的局部性,仅在小于某一特征尺度(分形特征尺寸阈值)围表现出较好的分形性质,其碎块分维数均大于2,分维数随卸荷速率增大而单调减小,但初始围压对分维数的影响与卸荷速率密切相关。
相对常规三轴压缩岩样,高围压下卸荷岩样虽然峰值点附近耗散和储存应变相对少得多,但其峰值前、后应变能转化速率相对大得多,特别是峰后的弹性应变能释放速率和环向膨胀消耗应变能速率。
高应力卸荷条件下卸荷速率越快、初始围压越高,峰前损伤和峰后破裂贯通历时越短,峰值点处耗散应变能和储存弹性应变能越大,峰前、峰后应变能转化速率越快,破碎岩样的分形特征尺寸阈值越大,分维数越小,性破裂程度和性质越强。
许金余,石于2012年在《岩土力学》期刊发表了《岩冲击加载试验碎块的分形特征分析》[3]。
他们应用分形几何的方法对冲击加载试验中岩破碎块度分布进行统计分析。
得出如下结论:岩的冲击破碎块度分布具有分形特征,采用破碎分形维数对岩石破碎过程进行定量描述,可以合理地反映岩冲击破碎的程度;岩的平均破碎块度与冲击加载速率有着较强的相关性,随着加载速率的提高迅速减小;由于岩石的破坏是由于部裂纹的发育、扩展、贯通所致,吸收的能量越多,裂纹扩展的越充分,碎块产生的越多,破碎程度就越高,导致分形维数的值也就越大,因此,石破碎的分形维数随着比能量吸收值的增加近似线性增加,这就从能量吸收的角度可以较好地解释破碎分维的变化规律。
综上所述,破碎分维是评价岩石冲击破碎块度分布的理想指标,可较为全面地反映岩石冲击破碎的全过程。
2013年,Abhra Giri、Sujata Tarafdar、Philippe Gouze 和Tapati Dutta在《沉积岩的分形几何:使用无限制双分散弹道沉积模型的三维仿真》[4]中较好的利用分形理论解决沉积岩的有关问题。
他们的试验和结论如下(英文水平有限,翻译的不好,但力求按自己的理解翻得通顺,请见谅,下面三部分的英文文献做相同的处理):无论是理论还是试验的一些研究,都表明沉积岩具有分形特征的孔隙–颗粒界面。
在本文中,计算机模拟的三维沉积岩的结构以无限制双分散弹道沉积模型(RBBDM)形式产生,用以研究其孔隙的微观结构的特征。
孔隙体积与岩石孔隙界面显示相同的分维数,这就表明了孔隙体积可以用分形理论来研究。
两点密度的相关性为了孔隙空间和从实验报告中获得比较有利围而被计算。
一种真正沉积岩的一批二维X射线断层扫描显微切片,鲕状灰岩(纯方解石)来自于中侏罗纪时期(巴黎盆地,法国)的曼德维尔形式,用于生成三维图。
以这种方式产生真正的三维岩石样品,做为模拟结构来进行类比研究。
该结果可与仿真比较。
仿真结果与真实的岩石样品在性质上是一致的。
通过连接孔扩散模拟的空间结构,使用一个随机算法,研究结果通过相似模拟研究鲕粒灰岩试样进行三维模拟。
在这两种情况下的扩散被认为是不恰当的反映了沉积岩具有分形几何特征。
模拟和真实的岩石的试验结果具有良好的可比性,这就支持可适用模型的沉积岩产生可应用的转化现象。
3 块体岩石力学1982年Richard.E.Goodman与石根华正式提出了块体理论(Block Theory)。
根据集合论、拓扑学原理,运用矢量分析和全空间赤平投影图方法,构造出可能的所有块体类型,将这些块体和开挖面的关系分成可移动块体和不可移动块体,对几何可移动块体再按力学条件分为稳定块体、潜在关键块体和关键块体。
关键块体是最危险的块体,确定了关键块体后可进行相应的锚固计算。
随着国外学者认识和研究的深入,块体理论日益被广泛接受,业已成为岩石工程稳定性分析的重要方法。
稳定性分析是岩体工程研究的核心问题,块体理论是常用的岩体工程稳定性分析方法之一。
经典块体理论具有严格的数学证明基础,但它也是在对现实世界高度抽象和假定的前提下,与实际要求存在一定的距离。
对经典块体理论的基本原理及其建立以来一些学者对它的研究和典型发展进行了总结和概括,从有限性、可动性、主动稳定性和被动稳定性四个角度对块体进行整体分析,岩体结构面是控制块体稳定性的关键,结构面的模拟和块体系统模型的构建是块体稳定性分析的核心,块体稳定既受在因素如结构面特征的控制,又受外界条件如各种荷载的影响,并且随时间而动态变化。
现阶段已有很多有关块体理论在岩石力学方面的研究。
但是,块体理论应用的关键是要对岩体中的结构面性状把握准确,而实际岩体差异性大,结构面也并不是平面,这就使得块体理论在实际应用中让有一定的困难。
随着科技的进步,这一矛盾会被逐渐解决的。
郝杰、侍克斌、功民等在2014年发表了《有限长迹线块体理论及其在围岩块体滑落概率分析中的应用》[5]。
他们较好地把块体理论运用到了工程实践中。
他们认为关键块体理论假设结构面完全贯通所研究岩体,与实际结构面迹线有限长相矛盾,计算得到的关键块体数量偏多且安全系数偏小。
基于此,他们根据块体理论赤平解析法求得关键块体棱长以及实际迹线长度,运用结构面迹长概率分布理论将关键块体概率重新定义为绝对关键块体概率、相对关键块体概率及非关键块体概率。
以等长三棱锥为例,他们的研究结果如下:当迹棱比大于100 时,绝对关键块体概率接近 1.0,可认为此时结构面迹线贯通岩体;当迹棱比等于1.5时,相对关键块体概率达到0.75;当迹棱比大于7.5 时,非关键块体概率接近0。
通过对布伦口—公格尔水电站地下洞室某关键块体进行稳定性分析,计算得到该块体安全系数为3.145,基于绝对关键块体概率的修正安全系数为 4.591~5.233,增幅可达46.0%~66.4%。