试论我国岩石力学的研究现状与发展动向

１ ６ ２ １ ． ３ 岩 石损伤 力学研 究
西部探 矿工 程
２ ０ １ ３年第 ２ 期
来越受 到广泛 的青睐 ， 目前 ， 许 多学 者 已把 人 工 智 能技
岩石损伤力学研究 的重点是建立损伤变量和损伤 扩展之间的本构关 系， 自从扫描电镜技术引入岩石损伤 研究以来 ， 我国学者在这方面进行了大量的研究工作 。
岩石流变和断裂试验等 ； 三峡与其它重大岩石工程的开
工建设 ， 对 岩石力Leabharlann Baidu学特性试验提 出 了更高 的要求 ， 进行 了
和施工都要求深人 、 系统地研究岩石的变形性状、 破坏 机理 及其力 学模 型 ， 从 而在工 程设计 中预测 岩 石工程 的 可靠性和稳定性 ， 并使工程具有尽可能的经济性 ， 这些
许 江等采 用带有 加 载装 置 的光学 显微 镜 进 行 了砂 岩 在 不 同加载 阶段 的损伤裂 纹分析 ； 孙 钧等采 用带有 微 型加 载装置 的扫描 电镜对 岩石 的微损 伤扩展 进行研 究 ， 并 用 于三峡船 闸高 边坡 闪 云斜 长 花 岗岩 的 损 伤扩 展 分 析 。 这 些研究 有力地 推动 了岩体损 伤力学 的发展 ， 特别是 对
理论 、 流变学理论 以及损伤力学理论等， 在我 国得到不 断发展与完善。较有代表性的是郑颖人 、 殷有泉等对岩 石在三维应变空间的屈服面问题的研究 ， 提出了用应变 空间表述的岩石本构关 系， 使岩石 的应变 软化硬化 问 题、 弹塑性耦合问题等都能得到较好 的解决。俞茂宏提
出了双剪 强度理 论 和统一强 度理论 ， 认 为在主应 力空 间 屈服 面可 表达 为封 闭 的多边 形 ， 对 于 金 属材 料 、 混凝 土
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西 部探矿 工程
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试 论 我 国岩 石 力学 的研 究现 状 与发 展 动 向
刘世安 ， 宋仕兵
（ 青岛地质工程勘察院， 山东 青 岛 ２ ６ ６ ０ ７ １ ） 摘 要： 从岩石力学试验、 本构理论、 岩石损伤力学、 分形岩石力学、 数值计算方法、 计算机技术在岩石
材料和岩土材料能够普遍适用 。目前统一强度理论 已 在水 电站 地下工 程设 计 、 岩 土地基计 算 等一些岩 土工程
中得 到 了较 好 的应用 。
＊ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ７ — ０ ５
第一作者简介 ： 刘世安（ １ ９ ７ ９ 一 ） ， 男（ 汉族 ） ， 山东菏泽人 ， 工程师 、 博士 ， 现从事岩土工程 的勘察 、 设计、 施工 、 监测工作。
术、 多媒体技术等计算机技术应用到岩石力学的各个方 面， 并取 得 了显 著 的成果 。 目前， 计算机人工智能技术在我 国进入 了实用 阶 段， 其中首先在我国发展起来的是人工智能专家 系统 ， 其最早在岩石力学中的应用是岩体分类专家系统 ， 随
的任务， 从而也大大促进了岩石力学 的发展。下面拟对 我国岩石力学的研究现状与发展动向做简要的阐述。
１ 岩 石力 学 的研 究现 状
岩石力学本构理论是建立岩石力学物理模拟、 数值
模拟与计算分析的基础， 是进行岩石力学理论研究的核
心 问题 。在宏 观唯象 学基 础 上 建立 起 来 的 岩石 弹 塑性
概括来讲 ， 岩石力 学的发展进程可划分为 ４个阶 段： ２ ０ 世纪以前 的初始阶段 、 ２ ０ 世纪初 至 ３ ０ 年代的经
验理论 阶段 、 ２ Ｏ世纪 ３ ０ ￣６ ０年 代 的经典 理 论 阶段 以及 ２ Ｏ世纪 ６ Ｏ年 代 至 今 的 现 代 发 展 阶段 ， 在 现 代 发 展 阶
剪试验 、 三轴 压缩试 验 、 岩 石应 力应 变破 坏全 过 程试 验 、
岩石工程问题 ， 往往多凭经验解决 ， 但工程实践表明， 单 凭经验越来越难以适应 日 益发展的工程规模 和工程的 复杂性， 如高达数百米的大型露天高陡矿边坡或水坝、
大 的喀斯特 溶洞 、 深埋 洞 室 的高 地 应 力 问题 、 群 硐 围岩 稳 定性 分析 研究 、 核废 料 处理 等 ； 诸 如 此类 工程 的设计
力学 中的应用等方面对我 国岩石力学的研究现状进行 了分析研究， 并进而对我国岩石力学发展 的新
动 向进行 阐述 。
关键 词 ： 本构 理论 ； 数 值计 算 ； 计 算机技 术 ； 环 境岩 石力 学 ； 地 下工程
中图分 类号 ： ＴＵ４ ５ ２ 文献标识 码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ Ｏ ０ ４ —５ ７ １ ６ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ ２ 一Ｏ １ ６ １ 一Ｏ ３
巨大 的工程 建设 问题 ， 为岩石 力学提 出 了 日益 繁重 复杂
若干非常规的岩石力学特性试验研究 。另一方面， 近代
发展起来 的新 的试验 技 术 已不 断 的应 用 于 岩石 力 学领
域， 如遥感技术 、 激光散斑和切层扫描（ Ｔ ｏ ｍ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ） 等。
１ ． ２ 岩 石力 学本构理 论研 究
段， 各种复杂力学模 型应用于岩石 力学 问题 的分 析研 究， 力学、 物 理学 、 系统 工程等 学科最 新研究 成果 已成 功 引人岩石力学 ， 计算机的广泛应用为流变学、 断裂力学、 非连续介质力学 、 数值方法、 人工智能、 分形理论等在岩
石力 学 的应 用提供 了可 能 。下 面对 我 国岩 石力 学 的研 究 现状 做简 要 的分 析研究 ： １ ． １ 岩石 力学性 质 的试 验研 究
岩石力学是近代发展起来 的一门新兴学科 ， 也是力
学 和地学相 结合 的一个 基础 学科 。过去 ， 工程 中遇 到的
岩石力学试验 是岩 石力 学发展 的基 础 ， 它包 括实验
室岩石力学参数的测定、 模型试验 、 现场岩体的原位试验 及监测技术 、 地应力的测定和岩体构造 的测定等。随着 试验设备和技术手段的提高， 岩石力学的试验水平有了 较大的发展 ， 如常规 的单轴拉伸、 压缩试验、 岩体弱面直