基于能量耗散与释放原理的岩石强度与整体破坏准则

讨论了岩石变形破坏过程中能量耗散、能量释放与岩石强度和整体破坏的内在联系。指出岩石变形破坏是能量耗散与能量释放的综合结果。能量耗散使岩石产生损伤,并导致岩性劣化和强度丧失;能量释放则是引发岩石整体突然破坏的内在原因。定义了单元耗散能、可释放应变能、强度丧失和整体破坏的概念。给出了基于能量耗散的强度丧失准则和基于可释放应变能的整体破坏准则,分析了各种应力状态下岩石单元整体破坏的临界应力。并应用上述准则讨论了隧洞围岩发生整体破坏的临界条件。

静动态加载下岩石结构破坏时的能量分析

设计了岩石孔洞结构试件,对其分别进行静态加载和动态冲击实验,对试件的破坏模式进行理论上的预估计,观察了破坏现象的差异.分别实测了结构的输入能与储存的可释放应变能,利用表面能的概念分析并计算了破坏过程中的耗散能;通过能量守恒原理对破碎后岩石颗粒的飞溅速度进行了初步估计,理论估计值与实验中通过高速摄像机所捕捉到的速度值基本吻合.

岩石失稳破裂的能量原理分析

岩石是一种含有初始微缺陷的天然工程材料,其内部结构和变形过程十分复杂,通过分析指出如果用能量的观点研究岩石的破坏问题,就有可能发现岩石破坏的物理机理。基于这一思路,认为岩石在变形初期阶段具有能量耗散的特点,用耗散结构理论研究这一过程;受力超过峰值点,岩石发生突然破坏,瞬间释放出大量的能量,这一过程可以用灾变理论进行研究。最后指出了岩石能量原理需要研究的主要内容。

破碎理论的研究现状及发展要求

破碎理论是解决物料粉碎与能量消耗关系的理论基础,它对合理利用能源、节约能源具有重要的意义。简要回顾与分析了破碎理论的发展,认为现有的破碎理论在粉碎领域做出了重要贡献,但随着技术的发展、粉碎领域的拓宽,已显出了它的局限性,不能适应时代发展的要求,寻求更完善、更准确、使用范围更广的破碎理论已成为技术发展的需要。阐述了物料粉碎系统是一个具有突变本质、不可逆特性与耗散结构的非平衡热力学复杂系统,提出需在多学科相互交叉融合的基础上进行研究的思路。

岩体地下工程局部围岩失稳的能量耗散突变判据

岩体地下工程的围岩稳定评判具有复杂的非线性特征,目前尚无确定性方法量化描述局部岩体系统的塑性失稳过程.在阐释开挖扰动与局部岩体系统失稳概念的基础上,借助突变理论,提出了岩体地下工程局部围岩系统开挖失稳的能量耗散突变判据.根据能量耗散原理及弹塑性有限元算法,定义了塑性耗散能密度(PDED)和表征耗散能(RPDE)的概念.通过表征耗散能突变特征值D判断系统失稳的状态,通过单元塑性耗散能密度的分布情况判断引起失稳的大致局部部位以及塑性破坏的可能程度.对锦屏一级水电站大型地下洞室群施工开挖过程进行了稳定分析,结果表明,该判据能够量化反映洞室局部围岩系统失稳的行为过程,与工程实践较为吻合,具有一定的工程参考价值.