浅谈岩石力学损伤和流变本构模型研究

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1、河海大学博士学位论文岩石力学损伤和流变本构模型研究姓名：韦立德申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：徐卫亚20031214摘要本文采用几何损伤理论和能量损伤理论对岩石的力学特性进行了研究和建模探索，并探讨了瞬时损伤对流变的影响。主要工作内容如下：(1)在假设无损岩石的应变和岩石总应变相等的基础上完善了岩石的统计损伤本构模型推导，实现了损伤演化方程中全部采用有效应力假设和探讨了损伤和塑性变形耦合问题。(2)探讨了用损伤统计本构模型模拟应力应变曲线第一阶段稍向上弯曲特征建模问题，采用混合物理论探讨了非损伤岩石、损伤和液相的耦合

2、问题和模拟应力应变越线第一阶段稍向上弯蓝特征建模问题。(3)探讨了采用各向同性介质中的Eshelby等效夹杂理论建立岩石的弹塑性损伤统计本构模型的建模问题。(4)探讨了采用各向同性介质中的Eshelby等效夹杂理论和连续介质损伤力学方法建立考虑损伤、损伤塑性变形和非损伤岩石塑性变形耦合的岩石损伤本构模型的建模问题。考虑损伤、损伤塑性变形和非损伤岩石塑性变形耦合的岩石损伤本构模型的建模问题还处于探索阶段，本文探讨了用细观力学理论实现了损伤、损伤塑性变形和非损伤岩石塑性变形耦合的岩石损伤本构模型的建模问题。(5)在探导岩石颗粒间粘

3、聚力和颗粒间摩擦力在岩石发生流变过程中的作用基础上假设粘性失效按流变应变统计概率分布，建立了岩石粘弹塑性本构关系，能够描述岩石蠕变加速阶段特征：讨论了瞬时损伤对岩石流变的影响和相应的损伤蠕变模型建模问题。(6)在采用各向同性介质中的Eshelby等效夹杂理论和连续介质损伤力学(CDM)方法建立的岩石损伤本构模型基础上利用对应性原理建立了岩石材料的损伤粘弹性本构关系。(7)在用岩石中大小、方位和位置均为随机分布的裂纹定义损伤变量基础上，利用线粘弹性断裂力学原理对考虑裂纹内水压的岩石的损伤蠕变问题进行了建模和分析。关键词：岩石力学

4、、损伤、统计、饱和非饱和、Eshelby等效夹杂理论、损伤力学、流变、本构模型Ir皇坠!型——AbstractThegeometrydamagemechanicsandtheenergydamagemechanicsareusedtomakemodelsforrock．Exploringoftheimpactoftranscientdamagetorheologyisdone．Thecontentsarcasfollows．(1)Thestatisticaldamageconstitutivemodelforrockisimp

5、rovedbasingonthehypothesisthatthestrainintherockwithoutdamageisidealtothatinthedamagerock．Thehypothesisthatallofthestressesindamageevolutionequationareeffectivestressesisrealized，andtheproplemhowtocoupleplasticstraintodamageiSsolved．(2)Astatisticaldamageconstitutive

6、modelisusedtoexplorethefeaturethatthestress·straincurveofdamagerockcurlsupwardwhentheloadedstressislittle，Andthemixturemethodisusedtorealizethecouplingofrockwithoutdamage，damageandfluid．(3)TheEshelbyequivalentinclusionmethodisusedtosetupastatisticaldamageconstitutiv

7、emodelforelastic，plasticanddamagerock．(4)TheEshelbyequivalentinclusionmethodandCDMareusedtosetupaconstitutivemodelforelastic，plasticanddamagerock．Suchamdelthatthinksofcouplingofdamage，damage’Splasticstrainandrock’Splasticstrainhasbeenexplored．AndthispaperusestheEshe

8、lbyequivalentinclusionmethodandCDMtosetupthemdel．(5)Basingontheexploringofthefunctionsofcohesionforceandfrictionforceduringrheologycoursea