基于岩石变形破坏过程的非线性动力学研究

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1、Z766669分类号：UDC密级：编号：0313212018咿幽撼喾硕士学位论文岩石变形破坏过程的非线性动力学研究学位申请人：壅墨叁导师姓名及职称：鹰墨薹挞专业名称：煮圭墨堡=00五年表月互日摘要岩石变形破坏过程的非线性动力学研究专业：岩土工程硕士生：张乐民指导老师：周翠英教授岩石在荷载作用过程中其变形破坏的发展首先从线弹性的平衡念丌始，伴随着裂纹的扩展和新裂纹的产生，逐渐由近平衡态的屈服过渡到濒临破坏的耗散结构，这一过程同时也是能量耗散过程。由于岩石的屈服发生在系统平衡态附近，这一阶段能量的耗散遵循最小熵

2、产生原理和最小耗能原理，因此，可采用Lagrange乘数法推导出显含时间效应的岩石屈服准则；当岩石进入不稳定的破裂发展阶段之后，系统不断调整结构抵抗外力的扰动，裂纹向局域集中的有序方向发展，应变能不断耗散，并以应变能的耗散为媒介，使系统与外扰动所追加的负熵流产生能量流通，也使系统熵值(表征结构和能量的混乱度)和系统的维数(表征结构和能量空间分布的均匀度)逐次降低，这一阶段岩石系统远离平衡念，岩石的破坏是系统熵的突变过程。基于这一认识，并在验证应变能分布与结构块度分布模式的一致性的基础上，推导出包含了结构因素

3、和能量分布的熵表达式；对熵表达式进行平衡分析获得局部突变的分岔集，得到了岩石局部破坏的熵折迭突变破坏准则；同时，探讨了熵表达式所表征的结构有序度的尖点突变性，解出岩石系统的分岔集，这个分岔集就是岩石系统熵突变的整体破坏准则；最后通过试验数据得到验证。此外，为了获得岩石在上述相变点之外的结构演化行为，还对岩石进行分翁混沌和协同耗散行为的探讨，并给出岩石结构演化分分混沌模型和抗剪强度软化模型，应用于东深供水改造工程的工程岩石遇水软化的研究，解释了该工程中岩石遇水软化现象及其时域特征，得出岩石结构具有趋向稳定不动

4、点演化的规律。关键词；岩石交形破坏，非线性动力学，屈服准则，熵，破坏判据ABSTRACTResearchonNonlinearDynamicProcessofRockDeformationandFailureMajor：GeotechnicalEngineeringStudent：YueminZhangSupervisor：Prof=CuiyingZhouThedevelopmentregularitiesinthedeformationandfailureprocessofrocksunderextern

5、alpressureisfirstlybegininalinearelasticequilibriumstate；withthepropagationofthecracks，thestateisgraduallyevaluatedformthenearequilibriumyieldstatetoadissipativestructurewhichisclosetofailure．Thisprocessiscorrespondinglytoaprocessofenergydissipation．Duetot

6、heyieldofrocksOCCurneartheequilibriumstate，thedissipationofenergyinthisperiodisaccordingtotheprincipleofminimumentropyandprincipleofminimumenergydissipation；SO，theyieldcriterionthatcontainsthetimeeffectofrockscanbeconductedbyLagrangemultipliermethod．Whenth

7、edeformationofrocksgoestothestageofinstablecrackpropagation，therocksystemconstantlyadjustsitsmicrostructuretoresisttheexternalpressure；thus，cracksfocusedonacertainareaanddevelopedtowardstoanorderstructure；Meanwhile，thestrainenergyiscontinuouslydissipated；t

8、hatmadethenegativeentropyincreasedbyexternaldisturbanceproducesanenergycirculation；anditalsomadetheentropyvalueandthedimension(showthedegreeofconsistencyofthedistributionofmicrostruetureandenergy)ofthesystemg