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1、岩 土 损 伤 力 学西安科技(kj)大学叶 万 军2014年 9 月第一页，共四十三页。损伤力学讲义资料目目 录录n n第1章 损伤力学(l xu)(l xu)基础 1.1 1.1 材料的损伤与损伤力学材料的损伤与损伤力学 1.2 1.2 损伤力学的研究方法和内容损伤力学的研究方法和内容 1.3 1.3 损伤力学的热力学基础损伤力学的热力学基础 1.4 1.4 损伤变量和有效应力损伤变量和有效应力n n第2章 岩体损伤力学 2.1 2.1 岩石材料的损伤及损伤现象岩石材料的损伤及损伤现象 2.2 2.2 岩体损伤及层次分析岩体损伤及层次分析 2.3 2.3 岩石损伤状态的几何描述岩石损伤状态
2、的几何描述 2.4 2.4 节理岩体损伤力学分析节理岩体损伤力学分析 2.5 2.5 岩体动力损伤力学分析岩体动力损伤力学分析nn第第3 3章章 岩体损伤检测方法岩体损伤检测方法nn第第4 4章章 岩体细观损伤的岩体细观损伤的CTCT识别识别第二页，共四十三页。损伤力学讲义资料n n第第3章章 岩体损伤检测方法岩体损伤检测方法 3.1 3.1 质量质量质量质量(zhling)(zhling)密度变化检测法密度变化检测法密度变化检测法密度变化检测法 3.2 3.2 弹模变化检测法弹模变化检测法弹模变化检测法弹模变化检测法 3.3 3.3 弹性应变检测法弹性应变检测法弹性应变检测法弹性应变检测法
3、3.4 3.4 电阻率变化检测法电阻率变化检测法电阻率变化检测法电阻率变化检测法 3.5 3.5 塑性特征变化检测法塑性特征变化检测法塑性特征变化检测法塑性特征变化检测法 3.6 3.6 粘塑性特征变化检测法粘塑性特征变化检测法粘塑性特征变化检测法粘塑性特征变化检测法 3.7 3.7声发射检测法声发射检测法声发射检测法声发射检测法 3.8 3.8 超声波检测法超声波检测法超声波检测法超声波检测法 3.9 3.9光学技术检测法光学技术检测法光学技术检测法光学技术检测法 3.10 3.10 扫描电镜检测法扫描电镜检测法扫描电镜检测法扫描电镜检测法第三页，共四十三页。损伤力学讲义资料第第4章章 岩体
4、细观损伤的岩体细观损伤的CT识别识别 4.1 4.1岩体（石）初始细观损伤的岩体（石）初始细观损伤的CTCT检测检测 4.2 4.2 岩石细观损伤岩石细观损伤 CT CT数分布的特性数分布的特性(txng)(txng)规律规律 4.3 4.3 岩石细观损伤岩石细观损伤 CT CT数分布规律的数学分析数分布规律的数学分析 4.4 4.4 岩石细观损伤岩石细观损伤 CT CT数与岩石损伤密度的关系数与岩石损伤密度的关系 4.5 4.5 岩石细观损伤岩石细观损伤CTCT数据伤变量公式讨论数据伤变量公式讨论第四页，共四十三页。损伤力学讲义资料第第1章章 损伤力学损伤力学(l xu)基础基础 1.1 材
5、料的损伤与损伤力学 损损损损伤伤伤伤是是是是指指指指材材材材料料料料或或或或介介介介质质质质中中中中各各各各种种种种非非非非设设设设计计计计缺缺缺缺陷陷陷陷的的的的存存存存在在在在和和和和发发发发展展展展。材材材材料料料料力力力力学学学学中中中中假假假假设设设设材材材材料料料料是是是是均均均均匀匀匀匀的的的的各各各各向向向向同同同同性性性性介介介介质质质质，但但但但在在在在显显显显微微微微镜镜镜镜或或或或光光光光学学学学显显显显微微微微镜镜镜镜下下下下看看看看到到到到的的的的材材材材料料料料组组组组织织织织(zzh)(zzh)并并并并非非非非均均均均匀匀匀匀，存存存存在在在在着着着着如如如如裂
6、裂裂裂纹纹纹纹、夹夹夹夹渣渣渣渣、气气气气泡泡泡泡、孔孔孔孔穴穴穴穴等等等等缺缺缺缺陷陷陷陷。岩岩岩岩石石石石、混混混混凝凝凝凝土土土土材材材材料料料料由由由由于于于于是是是是一一一一种种种种地地地地质质质质材材材材料料料料或或或或人人人人工工工工合合合合成成成成材材材材料料料料，本本本本身身身身就就就就在在在在其其其其内内内内部部部部存存存存在在在在各各各各种种种种各各各各样样样样的的的的缺缺缺缺陷陷陷陷。这这这这种种种种缺缺缺缺陷陷陷陷就是其损伤的实质性表现。就是其损伤的实质性表现。就是其损伤的实质性表现。就是其损伤的实质性表现。第六页，共四十三页。损伤力学讲义资料 岩岩岩岩体体体体工工工
7、工程程程程的的的的失失失失稳稳稳稳，大大大大多多多多是是是是由由由由断断断断层层层层和和和和裂裂裂裂隙隙隙隙扩扩扩扩展展展展促促促促成成成成的的的的。地地地地下下下下工工工工程程程程中中中中由由由由于于于于开开开开采采采采引引引引起起起起顶顶顶顶板板板板上上上上覆覆覆覆岩岩岩岩层层层层的的的的破破破破坏坏坏坏、围围围围岩岩岩岩松松松松动动动动、离层的形成显然也是岩体中微裂纹扩展汇合造成的。离层的形成显然也是岩体中微裂纹扩展汇合造成的。离层的形成显然也是岩体中微裂纹扩展汇合造成的。离层的形成显然也是岩体中微裂纹扩展汇合造成的。 长长长长期期期期以以以以来来来来，人人人人们们们们对对对对材材材材料
8、料料料和和和和介介介介质质质质宏宏宏宏观观观观力力力力学学学学性性性性能能能能的的的的劣劣劣劣化化化化直直直直至至至至破破破破坏坏坏坏全全全全过过过过程程程程的的的的机机机机理理理理、本本本本构构构构关关关关系系系系、力力力力学学学学模模模模型型型型和和和和计计计计算算算算方方方方法法法法都都都都非非非非常常常常重重重重视视视视，并并并并且且且且用用用用各各各各种种种种理理理理论论论论和和和和方方方方法法法法进进进进行行行行了了了了研研研研究究究究。材材材材料料料料和和和和物物物物理理理理学学学学家家家家从从从从微微微微观观观观的的的的角角角角度度度度研研研研究究究究微微微微缺缺缺缺陷陷陷陷产
9、产产产生生生生和和和和扩扩扩扩展展展展的的的的机机机机理理理理，但但但但是是是是所所所所得得得得结结结结果果果果不不不不易易易易与与与与宏宏宏宏观观观观力力力力学学学学量量量量相相相相联联联联系系系系。力力力力学学学学工工工工作作作作者者者者则则则则着着着着眼眼眼眼于于于于宏宏宏宏观观观观分分分分析析析析，其其其其中中中中最最最最常常常常用用用用的的的的是是是是断断断断裂裂裂裂力力力力学学学学(dun (dun li li l l xu)xu)的的的的理理理理论论论论和和和和方方方方法法法法。断断断断裂裂裂裂力力力力学学学学(dun (dun li li l l xu)xu)主主主主要要要要研
10、研研研究究究究裂裂裂裂纹纹纹纹尖尖尖尖端端端端附附附附近近近近的的的的应应应应力力力力场场场场和和和和应应应应变变变变场场场场、能能能能量量量量释放率等，以建立宏观裂纹起裂、裂纹的稳定扩展和失稳扩展的判据。释放率等，以建立宏观裂纹起裂、裂纹的稳定扩展和失稳扩展的判据。释放率等，以建立宏观裂纹起裂、裂纹的稳定扩展和失稳扩展的判据。释放率等，以建立宏观裂纹起裂、裂纹的稳定扩展和失稳扩展的判据。 断断断断裂裂裂裂力力力力学学学学无无无无法法法法分分分分析析析析宏宏宏宏观观观观裂裂裂裂纹纹纹纹出出出出现现现现以以以以前前前前材材材材料料料料中中中中的的的的微微微微缺缺缺缺陷陷陷陷或或或或微微微微裂裂裂
11、裂纹纹纹纹的的的的形形形形成成成成及及及及其其其其发发发发展展展展对对对对材材材材料料料料力力力力学学学学性性性性能能能能的的的的影影影影响响响响，而而而而且且且且许许许许多多多多微微微微缺缺缺缺陷陷陷陷的的的的存存存存在在在在并并并并不不不不都都都都能能能能简简简简化化化化为为为为宏宏宏宏观观观观裂裂裂裂纹纹纹纹，这这这这是是是是断断断断裂裂裂裂力力力力学学学学的的的的局局局局限限限限性性性性。经经经经典典典典的的的的固固固固体体体体力力力力学学学学理理理理论论论论虽虽虽虽然然然然完完完完备备备备地地地地描描描描述述述述了了了了无无无无损损损损材材材材料料料料的的的的力力力力学学学学性性性性
12、能能能能（弹弹弹弹性性性性、粘粘粘粘弹弹弹弹性性性性、塑塑塑塑性性性性、粘粘粘粘塑塑塑塑性性性性等等等等），然然然然而而而而，材材材材料料料料或或或或介介介介质质质质的的的的工工工工作作作作过过过过程程程程就就就就是是是是不不不不断断断断损损损损伤伤伤伤的的的的过过过过程程程程，用用用用无无无无损损损损材材材材料料料料的的的的本本本本构构构构关关关关系系系系描描描描绘绘绘绘受受受受损损损损材材材材料料料料的的的的力力力力学学学学性性性性能能能能显显显显然然然然是是是是不不不不合合合合理的。理的。理的。理的。 第七页，共四十三页。损伤力学讲义资料 损损损损伤伤伤伤力力力力学学学学是是是是研研研研
13、究究究究材材材材料料料料或或或或介介介介质质质质(jizh)(jizh)从从从从原原原原生生生生缺缺缺缺陷陷陷陷到到到到形形形形成成成成宏宏宏宏观观观观裂裂裂裂纹纹纹纹直直直直至至至至断断断断裂裂裂裂破破破破坏坏坏坏的的的的全全全全过过过过程程程程，也也也也就就就就是是是是通通通通常常常常指指指指的的的的微微微微裂裂裂裂纹纹纹纹的的的的萌萌萌萌生生生生、扩扩扩扩展展展展或或或或演演演演变变变变、宏宏宏宏观观观观裂裂裂裂纹纹纹纹形形形形成成成成、裂裂裂裂纹纹纹纹的的的的稳稳稳稳定定定定扩扩扩扩展展展展和和和和失失失失稳稳稳稳扩扩扩扩展展展展的的的的全全全全过过过过程程程程。损损损损伤伤伤伤力力力
14、力学学学学主主主主要要要要是是是是在在在在连连连连续续续续介介介介质质质质力力力力学学学学和和和和热热热热力力力力学学学学的的的的基基基基础础础础上上上上，用用用用固固固固体体体体力力力力学学学学的的的的方方方方法法法法，研研研研究究究究材材材材料料料料或或或或介介介介质质质质宏宏宏宏观观观观力力力力学学学学性性性性能能能能演演演演变变变变直直直直至至至至破破破破坏坏坏坏的的的的全全全全过过过过程程程程。损损损损伤伤伤伤理理理理论论论论旨旨旨旨在在在在建建建建立立立立受受受受损损损损材材材材料料料料的的的的本本本本构构构构关关关关系系系系、解解解解释释释释材材材材料料料料的的的的破破破破坏坏坏
15、坏机机机机理理理理、建建建建立立立立损损损损伤伤伤伤的的的的演演演演变变变变方方方方程程程程、计计计计算算算算材材材材料料料料的的的的损损损损伤伤伤伤程程程程度度度度，从从从从而而而而达达达达到到到到预预预预估估估估其其其其剩剩剩剩余余余余寿寿寿寿命命命命或或或或评价介质稳定程度的目的。因此，它是经典的固体力学理论的发展和补充。评价介质稳定程度的目的。因此，它是经典的固体力学理论的发展和补充。评价介质稳定程度的目的。因此，它是经典的固体力学理论的发展和补充。评价介质稳定程度的目的。因此，它是经典的固体力学理论的发展和补充。 损损损损伤伤伤伤的的的的概概概概念念念念最最最最早早早早起起起起源源源
16、源于于于于19581958年年年年KachanovKachanov研研研研究究究究蠕蠕蠕蠕变变变变断断断断裂裂裂裂时时时时引引引引用用用用“ “连连连连续续续续性性性性因因因因子子子子” ”和和和和有有有有效效效效应应应应力力力力的的的的概概概概念念念念。RabotnovRabotnov又又又又进进进进一一一一步步步步引引引引进进进进“ “损损损损伤伤伤伤因因因因子子子子” ”的的的的概概概概念念念念。在在在在此此此此基基基基础础础础上上上上他他他他们们们们采采采采用用用用连连连连续续续续介介介介质质质质力力力力学学学学的的的的唯唯唯唯象象象象方方方方法法法法，研研研研究究究究了了了了材材材材料料料料蠕蠕蠕蠕变变变变损损损损伤伤伤伤过过过过程程程程。此此此此后后后后2020年年年年，这这这这些些些些概概概概念念念念和和和和方方方方法法法法仅仅仅仅局局局局限限限限于于于于分分分分析析析析蠕蠕蠕蠕变变变变断断断断裂裂裂裂。到到到到7070年年年年代代代代后后后后期期期期，原原原原子子子子能能能能工工工工业业业业和和和和航航航航天天天天技技技技术术术术工工工工业业业业材材材材料料料料行行行行
