岩体的构造层次粘性及动力强度

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1、第24卷增1岩石力学与工程学报Vol.24Supp.12005年8月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringAug.，2005岩体的构造层次粘性及动力强度122戚承志，钱七虎，王明洋(1.北京建工学院土木系，北京100044；2.解放军理工大学，江苏南京210007)摘要：岩体具有复杂的构造层次，这种构造层次可以从原子尺度水平一直延伸到地质构造水平。这种情况使连续介质力学中使用的基本体元的概念及圣维南变形协调条件受到了置疑。内部构造层次影响岩体的粘性及动力强度，但到目前为止还没有看到连接微细宏观层次上粘性及动力强度的研究。基于已有的资料及物理力学理

2、论对材料的粘性及构造层次之间的关系进行了系统研究。由研究可以看出，不同的构造层次对应着不同的强度、粘性及应变率。宏观层次通常对应着低的强度、低的应变率及高的粘性系数，而微细观层次对应着高的强度、高的应变率及低的粘性系数。通常随着外载的增加，变形速度的增大，发生变形与破坏的层次逐渐由宏观经由细观逐步向微观层次过渡，动力强度增加，粘性系数逐渐降低。在中高应变速率区，岩石的强度增加很大，而粘性与变形速率成反比。因此，强度及粘性系数对于一种介质来讲不是常数，而是在不同的构造层次上具有不同的大小。表现在破坏块体的尺寸上，最小的破坏尺寸与所能达到的强度有直接的关系。通过不同层次上岩体的力学行为的分析，建议

3、了强度、粘性对于构造层次及应变率的依赖关系及岩体破坏块体尺寸的确定公式。关键词：岩土力学；构造层次；粘性；松弛；动力强度中图分类号：TU435；TU42文献标识码：A文章编号：1000–6915(2005)增1–4679–09THESTRUCTURALHIERARCHYVISCOSITYANDDYNAMICSTRENGTHOFROCKMASSIF122QICheng-zhi，QIANQi-hu，WANGMing-yang(1.DepartmentofCivilEngineering，BeijingInstituteofCivilEngineeringandArchitecture，Beijin

4、g100044，China；2.PLAUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210007，China)Abstract：Rockmasspossescomplexstructuralhierarchy.Suchstructuralhierarchyinvolvesaverywiderangeofscalelevelsfromatomicscaleleveltotectonicscalelevel.ThissituationmakestheconceptofelementaryvolumeandSaint-Venant′sdeformationcompa

5、tibilityconditionusedincontinuummechanicsproblematic.Internalstructuralhierarchyinfluencesviscosityanddynamicstrengthofrockmass，butuntilnowstudieshaven′tbeenseentolinkviscosityanddynamicstrengthofrockmassondifferentscalelevels.Thispaper，basedontheavailableinvestigationdataandphysicalmechanicaltheori

6、es，studiedtherelationshipbetweentheviscosity，dynamicstrengthandthestructurehierarchyofrockmass.Itisshownfromthestudythatdifferenthierarchylevelscorrespondtodifferentstrength，viscosityanddeformationrate.Macroscopichierarchyscalelevelcorrespondstolowstrength，lowdeformationrateandhighviscosity，micro-ma

7、croscopicscalelevelssharehighstrength，highdeformationrateandlowviscosity.Generally，withtheincreaseoftheexternalloadsandthedeformationrate，thedeformationandfractureconsecutivelyinvolvemacro-，meso-andmi