2011年中南大学岩石力学02
冲击荷载作用下岩石压动态和拉动态损伤模型
第50卷第2期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.2 2019年2月Journal of Central South University (Science and Technology)Feb. 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2019.02.022冲击荷载作用下岩石压动态和拉动态损伤模型谢福君，张家生，陈俊桦(中南大学土木工程学院，湖南长沙，410075)摘要：根据经典岩石冲击动态损伤模型和统计损伤力学理论，提出冲击荷载加载条件下的岩石压、拉统计损伤本构模型和冲击损伤判据模型。
在该损伤模型中，将损伤演化关系分为体积压缩损伤和体积拉伸损伤2种。
应用提出的损伤模型和经典动态拉伸损伤模型分别进行爆破损伤数值模拟，并将数值计算结果和现场实测结果进行对比。
研究结果表明：与炮孔轴向相比，炮孔径向是爆破破裂延伸的主方向；沿炮孔径向主要发生拉伸破裂，孔底下方主要发生压缩破裂；与基于经典冲击动态拉伸损伤模型的数值计算结果相比，根据损伤模型得到的爆破破裂范围特别是孔底正下方破裂深度与实测值相差不大且最接近实测值，表明所提出的损伤模型是合理的，具有实用性。
关键词：岩石；动力损伤作用；压缩; 拉伸；爆破数值模拟中图分类号：TU45；TD235 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2019)02−0420−08 Dynamic damage model of rock under impact loads ofcompression and tensionXIE Fujun, ZHANG Jiasheng, CHEN Junhua(School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China)Abstract: An impact-induced damage constitutive model based on classical impact-induced constitutive models and statistic damage mechanics was presented. In the model, damage evolutions were considered to be caused by volume compression and volume tension, respectively, and the presented model considered that compression strength of rock was much bigger than its tension strength. Numerical simulation of blasting was conducted according to the presented model.Results of blasting-induced fracture zone among the numerical simulation based on presented model and those of the blasting numerical simulation based on current tension damage model and actual measurement in field were comparied.The results show that the cardinal extension direction of fracture zone is the radial direction of blast hole rather than the axial direction of blast hole. The tension-induced fracture mainly appears along the radial direction while the compression-induced fracture mainly appears along the axial direction. The blasting-induced fracture zone obtained from the numerical simulation based on the presented model, especially the fracture depth under blast hole, is much closer to the actual measurement result than that obtained from the numerical simulation based on the current dynamic tension damage models. There is little difference between the numerical simulation results based on the presented model and actual measurement, indicating that the presented model is reasonable and useful.Key words: rock; dynamic damage; compression; tension; numerical simulation of blasting在冲击荷载作用下，岩石动态本构关系是爆破工程、地下防护工程等领域的研究热点。
中南大学研究生考试参考书目
中南大学2010硕士生入学考试参考书目《儿童少年卫生学》（第六版）季成叶主编，人民卫生出版社，07年728微生物学《微生物学》沈萍，高等教育出版社35628729 卫生管理学综合《现代卫生管理学》杨土保主编，化学工业出版社，2006年；《现代医院管理》曹建文主编，复旦大学出版社，2003年；《卫生统计学》第五版，方积乾主编，人民卫生出版社，2003年；或《卫生统计学》第六版，方积乾主编，人民卫生出版社，2007年36929730 有机化学有机化学(第二版), 王积涛主编南开大学出版社32330731 生物综合《陈阅增普通生物学》吴相钰主编，高教出版社；《细胞生物学》翟中和，高教出版社，07年；《生物化学》面向21世纪教材，第七版，查锡良主编，人民卫生出版社32531732 卫生综合(300) 参考书同727卫生综合(150)36932733 建筑理论《现代建筑理论》刘先觉，中国建筑工业出版社；《建筑构造》上册第三版，李必瑜，中国建筑工业出版社；《建筑构造》下册第三版，刘建荣，中国建筑工业出版社；《建筑空间组合论》第二版，彭一刚，中国建筑工业出版社34833735 口腔综合《口腔生物学》（第3版），刘正主编，人民卫生出版社；《口腔颌面医学影像诊断学》（第5版），马绪臣主编，人民卫生出版社；《口腔材料学》（第4版），陈治清主编，人民卫生出版社；《口腔组织病理学》（第6版），于世凤主编，人民卫生出版社；《口腔解剖生理学》（第6版），皮昕主编，人民卫生出版社36835736 中药学基础综合《中药学》高学敏主编，中国中医药出版社，2002年9月；《基础有机化学》第三版，邢其毅主编，高等教育出版社37236737信息资源管理综合《图书馆学基础》吴慰慈，高等教育出版社，2004年；《信息管理基础》岳剑波，清华大学出版社，1999年；《管理学原理与方法》(第四版第3-15章)周三多，复旦大学出版社，2003；《医学文献信息检索》（1-4，6-8章）方平，人民卫生出版社，2005.831837738 生物医学工程综合《自动控制原理》吴麟,清华大学出版社；《概率论与数理统计》金治明主编,国防科技大学出版社；《纳米生物技术学》张阳德编著，科学技术出版社；《计算机网络技术教程》张祖平主编,中南工业大学出版社38038739 检验综合临床生物化学与检验（第四版），周新主编，人民卫生出版社，2007年；临床检验免疫学（第一版），毕胜利，高等教育出版社，2007年；临床微生物学与检验（第四版），倪语星，人民卫生出版社，2007年37639740 文献学概论《文献学概要》杜泽逊主编，中华书局，2001版；《古代汉语》王力主编，中华书局，修订版,共四册，以１、２册为主31040741 药学基础综合《基础有机化学》第三版，邢其毅主编，高等教育出版社；《分析化学》第五版，李发美主编，人民卫生出版社37241742 中国现当代文学《中国现代文学三十年》钱理群主编，北大出版社；《中国当代文学史新稿》董健、丁帆主编，人民文学出版社；备注：《中国当代文学史新稿》中的港台部分不考。
《岩石力学》习题库及答案
练习题一、名词解释：1、各向异性：岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的性质。
2、软化系数：饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。
3、初始碎胀系数：破碎后样自然堆积体积与原体积之比。
4、岩体裂隙度K：取样线上单位长度上的节理数。
5、本构方程：描述岩石应力与应变及其与应力速率、应变速率之间关系的方程（物理方程）。
6、平面应力问题：某一方向应力为0。
（受力体在几何上为等厚薄板，如薄板梁、砂轮等）1．平面应变问题：受力体呈等截面柱体，受力后仅两个方向有应变，此类问题在弹性力学中称为平面应变问题。
2．给定载荷：巷道围岩相对孤立，支架仅承受孤立围岩的载荷。
3．长时强度：作用时间为无限大时的强度（最低值）。
4．扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象5．支承压力：回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。
1．平面应力问题：受力体呈等厚薄板状，所受应力为平面应力，在弹性力学中称为平面应力问题。
2．给定变形：围岩与母体岩层存在力学联系，支架承受围岩变形而产生的压力，这种工作方式称为给定变形。
3．准岩体强度：考虑裂隙发育程度，经过修正后的岩石强度称为准岩体强度。
4．剪胀现象：岩石受力破坏后，内部断裂岩块之间相互错动增加内部空间在宏观上表现体积增大现象。
5．滞环：岩石属滞弹性体，加卸载曲线围成的环状图形，其面积大小表示因内摩擦等原因消耗的能量。
1、岩石的视密度：单位体积岩石（包括空隙）的质量。
2、扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象。
3、岩体切割度Xe：岩体被裂隙割裂分离的程度：4、弹性后效：停止加、卸载，应变需经一段时间达到应有值的现象。
5、粘弹性：岩石在发生的弹性变形具有滞后性，变形可缓慢恢复。
6、软岩（地质定义）：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀类岩石。
1.砂土液化：饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。
岩体力学沈明荣答案
岩体力学沈明荣答案【篇一：岩石力学复习攻略】的自然物体。
岩体：在岩体工程，通常将一定范围内的自然地质体称为岩体。
三、单向压缩荷载作用下试件的破坏形式：1、圆锥形破坏；2、柱状劈裂破坏。
四、单轴抗压强度的影响因素：1、承压板对单周抗压强度的影响；2、时间尺寸及形状对单轴抗压强度的影响;【1、试件形状；2、岩石试件的尺寸；3、岩石试件的径高比。
】3、加载速率对单轴抗压强度的影响；4、环境对单轴抗压强度的影响。
【1、含水率对单轴抗压强度的影响；2、温度对单轴抗压强度的影响。
】六、岩石的变形特性规律：1、围压增加，岩石的屈服应力随之提高；2、岩石的弹性模量变化不大，有随围压增大而增大的趋势；3随着围压的增高，峰值应力所对应的应变值有所增大。
七、扩容：是指岩石受外力作用后，发生非线性的体积膨胀的现象，称为扩容。
八、蠕变：是指岩石在恒定的外力条件下，应变随时间的增长而增长的特性，也称作徐变。
九、摩尔强度理论的基本思想：摩尔强度理论认为，岩石不是在简单的应力状态下发生破坏，而是在不同的正应力和剪应力组合作用下，才使其丧失承载能力。
或者说，当岩石某个特定作用面上作用着的正应力、剪应力达到一定的数值时，随即发生破坏。
十、岩石波速：岩块的纵波速度大于横波速度，且岩体中结构面发育特征和风化程度不同时，其纵波速度也不同，一般来说，波速岁结构面密度增大、风化加剧而降低。
十一、岩体弹性波速度与岩石种类、密度计其生成年代之间的关系：一般，岩石的密度和完整性愈高，波速愈大，反之，波速愈小。
十四、产状：产状是指结构面在空间的分布状态。
它是由走向、倾向、倾角所组成的三要素来描述。
十五、岩体中结构面的组数反映了结构面的发育程度，而结构面组数的多少，又可以反映岩体被结构面切割所形成的岩块的大小。
同样，这也是相辅相成的参数。
十七、结构面的锲体摩擦效应：在自然界中，大多数的结构面的表面是起伏不平的。
这种起伏不平状态将给结构面强度产生一个附加值。
基于Burgers模型的岩石非定常蠕变模型_康永刚
摘
要：伯格斯（Burgers）模型适合用来描述岩石第三期以前的蠕变曲线。为了描述整个蠕变过程，可以考虑力学参数的
时间效应，用非定常黏壶替换Burgers模型中的定常黏壶，给出一种非定常Burgers模型，并推导出它的蠕变柔量，实验数据 拟合表明该模型能较好地反映岩石的试验曲线。 关 键 词：岩石蠕变；Burgers 模型；非定常 文献标识码：A 中图分类号：TU 452
1 引 言
岩石在恒定的应力作用下蠕变曲线可以分为 如图 1 所示的 3 个阶段
[1–2]
ε (t ) = σ 0 J (t ) 。 Burgers 模型的蠕变柔量 J (t ) 可以表
示为 ： AB 段应变速率逐渐递
⎛ ⎞ ⎛ E1 ⎞ 1 ⎟ −1 ⎟ ⎜ ⎟ ⎟ ⎜ − − + E2 + J (t ) = E1−1 ⎜ 1 exp t t ⎜ ⎟ ⎟ ⎜ ⎟ ⎟ ⎜ ⎜ ⎝ η1 ⎠⎠ ⎝ η2
Abstract: The Burgers model could only describe the behavior of rock material before the third creep-phase. The viscous components of Burgers model are replaced by non-stationary viscous components. The modified Burgers model is also called as non-stationary Burgers model; and its creep compliance is obtained. Comparison between the results obtained from non-stationary Burgers model and the experiment shows that this model can well describe the initial attenuation creep phase, the stabilization creep phase and the speedup creep phase of the creep curve. Key words: rock creep; Burgers model; non-stationary
基于起伏形态特征的节理岩石峰值剪切强度准则
基于起伏形态特征的节理岩石峰值剪切强度准则曹平;龙龙;范文臣;范祥;曹日红【摘要】Shear tests of artificial granite joints under different normal stresses were conducted with RYL-600,and the curves of shear stress versus shear displacement under different normal stresses were obtained. The 3D scanning images were obtained before and after each shear tests under different normal stresses with TALYSURF CLI 2000.Relationships between morphology of jointed rock surfaces and shear strength were studied experimentally. Based on the experiment, the undulating characteristics of joint surfaces were analyzed. Barton criterion modification was made by considering undulating characteristic [θp ]x . Comparison among the experimental data, Barton criterion and modified Barton criterion were made to evaluate the accuracy of the modified criterion. The results show that the average of the mean profile angles [θp ]x decreases with the increase of the times of shear tests. The shear strength values calculated by the modified Barton criterion agree well with the testing results and the shear strength of jointed rock can be predicated by the new criterion.%运用RYL-600剪切流变仪对不同法向应力下的人工花岗岩试件进行多次剪切试验,得到不同法向应力下的剪切应力-剪切位移曲线,并运用TALYSURF CLI 2000对剪切前后节理面进行形貌扫描,得到节理面3维形貌图.通过试验方法得到节理剪切强度与形貌的关系.在试验结果的基础上,考虑起伏形态参数节理面整体轮廓角加权平均值[θp]x对剪切强度的影响,并对Barton准则进行修正,将由修正的Barton准则计算的剪切强度与试验结果进行对比.研究结果表明:[θp]x随着剪切次数增加而减小;修正的Barton准则计算结果与试验结果较吻合,能较好地预测节理剪切强度.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)004【总页数】7页(P1081-1087)【关键词】岩石力学;节理形貌;峰值强度;轮廓线平均角【作者】曹平;龙龙;范文臣;范祥;曹日红【作者单位】中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭,411201;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭,411201;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TD21岩体是由结构面纵横切割而具有一定结构的多裂隙体，结构面的存在对岩体的变形和破坏起着控制作用[1]。
中南大学2012硕士研究生入学考试试题935岩石力学
中南大学2012年硕士研究生入学考试试题935 岩石力学一、名词解释（10x3分）1．岩体结构2．松弛3．变形地压4．岩石的长期强度5．岩体的渗透性6．岩石的密度7．岩体初始应力8．岩石单轴抗压强度9．岩石切线弹模10．岩石本构模型二、作图和说明（30分）1请作出岩石试件单轴压缩全应力一应变曲线示意图，并说明各阶段变形和破裂现象的特征。
（10分）2 请作出马克斯韦尔（maxwell）流变模型组成图。
写出其本构方程，然后推导出蠕变方程和松弛方程，并绘制出相应蠕变和松弛曲线示意图。
（20分）三、问答和分析题（45分）1请绘图说明围岩与支护结构相互作用的原理是什么？请结合该原理分析岩石地下工程新奥法施工中及时采用喷锚支护结构的合理性。
（12分）2 岩体工程分析所考虑主要因素有哪些？国内外代表性的岩体分析方法有哪些？（6分）3 在什么情况下岩质边坡有可能发生平面破坏、楔体破坏和倾倒破坏？边坡检测主要包括哪些内容？（10分）4 简述地壳浅部地应力分布的基本规律。
（8分）5 莫尔强度准则及莫尔一库仑强度准则分布是什么？两者的区别有哪些？（9分）四、计算题（45分）1 用同种岩石在不同围压下作了两组常规三轴试验，第一组试件在围压为5MPa下测得平均三轴抗压强度为55MPa，第二组试件在围压为10MPa下测得平均三轴抗压强度为75MPa。
试根据莫尔一库仑准则计算这种岩石的内摩擦角和粘结力。
（12分）2 有一岩柱，在单向受力时其抗压强度为60Mpa，该岩石内摩擦角Φ=40度，采用摩尔一库仑强度理论，当侧向压力为5MPa时，求：①其轴向应力为多大时，岩体发生破坏？②破坏面位置？③其破坏面上的正应力和剪应力？（15分）3 有一圆形竖井，半径6.0m，围岩平均平均容重为28KN/m³，试计算在650m深度距竖井中心8.0m处的三向应力状态，设计算深度处岩石的泊松比为0.25。
（12分）4 已知某处岩体完整性系数为0.80，从现场取样后在实验室内测得该种岩石单轴抗压强度σc=80MPa，单轴抗拉强度σt=4.0mpa，试估算该岩体的准抗压强度和准抗拉强度。
中南大学土木建筑学院导师介绍
土木建筑工程图学研究
副教授
2005年
硕导
108
娄平
男
196811
道路与铁道工程
列车-轨道（桥梁）系统振动分析
教授
2005年
硕导
109
魏红卫
男
196605
道路与铁道工程
道路与铁道工程、结构工程、岩土工程
副教授
2005年
硕导
110
周小林
男
196504
道路与铁道工程
无缝线路稳定性研究
副教授
2005年
博导
35
李亮
男
196210
道路与铁道工程
地基基础和路基工程
教授
1998年
博导
36
徐林荣
男
196409
道路与铁道工程
路基工程和地基处理
教授
1999年
博导
37
傅鹤林
男
196509
桥梁与隧道工程
边坡工程、隧道与地下工程、地基处理
教授
1998年
博导
38
谢友均
男
196401
土木工程材料
混凝土的结构与性能
教授
1995年
副教授
2007年
硕导
126
王晓光
男
195705
防灾减灾工程及防护工程
大型混凝土结构计算、分析和试验
副教授
2007年
硕导
127
刘钺
男
197008
城市规划与设计
城市规划设计与理论
高级规划师
2007年
硕导
128
张运良
男
196304