第 一,

卷第

期

地

质

科

学 人 ,

年

月

岩石的塑性损伤及其本构表述 殷有泉 北京大学力学系 匕京

、

摘要

在工程条件下常温中低围压 , 。

、

,

岩石塑性变形和损伤变量的微观机制都是岩石构 , 。

元中微裂纹的萌生和发育因而塑性变形与损伤在岩石材料中应是同时出现的它们的演化规 律应是相互藕合的 ,

在此基础上本文建立了岩石材料弹塑性损伤本构模型的理论框架 , ,。

在这

个框架中由于损伤的出现塑性变形率与屈服面是非正交的称性 。

而最后得到的本构矩阵具有对

非正交性与通常的实验资料一致 。

本构矩阵的对称性对数值分析和理论研究都是至关

重要的

关键词

岩石

塑性

损伤

微破裂

中图分类号

岩石塑性和损伤的连续介质模型 在岩石力学和岩石工程中使用连续介质模型由来已久介质看做是一种连续介质才能使用应力应变等概念 , ,,

并且取得很大成功 , ,

。

将岩石 ,

。

实际上不论是金属还是岩石在

微观和细观尺度上都是有结构的 陷不是均匀连续的 ,

。

金属材料是由许多结晶颗粒组成的 ,,,

并含有位错等缺 、

。

岩石是一种杂质体它由不同的矿物组成它包含许多微小的节理 ,

裂隙等不连续面和空隙在细观上看也是不连续的 , ,

。

然而在事实上连续介质模型和方 ,,

法无论对金属结构还是对岩体结构进行分析都取得了很大成功 比 ,

,

这是因为从宏观角度来与金属材料相因而连续介质模 。

看连续介质的概念抓住了问题的主要方面它是在宏观的小尺度范围内 岩石介质所取的尺度更大一些 ,

来考虑各种力学量的统计平均值 。 ,

型在金属和岩石力学中使用都是合理的 ,

在岩体中经常含有宏观上的不连续面 , ,

如断层和节理等

。

只要在这些不连续面上建 。 ,

立合理的位移间断条件和应力连续条件这些岩体仍然可以用连续介质力学方法处理正如在金属塑性力学中的滑移线在空气动力学中的激波等问题都在连续介质的范围内得到完满的解决 。

在大多数岩石样品的加载一卸载试验中都可发现在应力达到一定的数值之后卸除 ,

,

载荷时试件的变形仅是部分地消失还有一部

分变形被保留下来 ,

。

前者是弹性变形后者 ,

是卸载后的残余变形

。

有些学者称这种残余变形为准塑性变形 。

“

”,

以区别于金属材料的

高等学校博士学科点专项科研基金项目,,岁,教授,固体力学专业殷有泉男一收稿,改回陈辉编辑 。

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,

。