脆性岩石局部细观裂纹成核损伤突变机理研究

脆性岩石内部局部细观裂纹成核导致了岩石局部损伤,弱化了岩石局部强度,进而影响了岩石的应力-变形本构曲线形状.然而,目前关于在脆性岩石局部细观裂纹成核损伤影响下,应力-变形本构曲线的宏细观力学机理研究非常少.本文提出了一种能够解释在脆性岩石局部裂纹成核损伤突变作用下,轴向应力-应变关系、剪切应力-位移关系非光滑曲线的宏细观力学模型.该模型是基于岩石裂纹扩展与应力关系模型、岩石宏细观损伤联系、轴向力学与剪切力学行为之间关系及一种定性描述局部细观裂纹成核损伤突变随变形演化路径函数建立的.局部细观裂纹成核损伤随变形演化路径函数是通过参数ε_(1ini),Δε_(1)及ΔD,或参数D_(spini),ΔD_(sp)及ΔD进行定义.研究了以上参数对岩石轴向应力-应变关系及剪切应力-位移关系的非光滑曲线影响,着重分析了参数D_(spini),ΔD_(sp)及ΔD对岩石剪切应力-位移关系非光滑曲线的上、下剪切应力及剪切应力降的影响.在该模型基础上,结合岩石压缩声发射试验得到的岩石内部裂纹损伤随变形演化路径数据,提出了一种将理论模型应用于真实岩石力学性能分析的方法,为深部地下工程(深地工程)微震及岩爆事件预测与评价提供了重要理论支持.