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1 绪论1

1.1 损伤力学简介1

1.2 岩石损伤机理检测2

1.3 岩石损伤模型3

1.3.1 细观损伤模型3

1.3.2 宏观唯象损伤模型5

1.3.3 概率损伤模型9

1.3.4 材料损伤和破坏的逾渗模型10

1.3.5 材料损伤和破坏的生长模型11

1.3.6 统计细观损伤力学11

1.4 本章小结11

参考文献12

2 岩石动力系统演化理论16

2.1 岩石系统的尺度划分16

2.2 微损伤系统演化理论（低损伤阶段）18

2.2.1 微损伤数密度的演化18

2.2.2 基于微损伤数密度的宏观损伤20

2.3 损伤演化诱致灾变模式20

2.3.1 损伤诱致灾变的模式21

2.3.2 耦合斑图演化模型21

2.4 灾变的共性特征22

2.4.1 样本个性23

2.4.2 跨尺度敏感性23

2.4.3 应力涨落24

2.5 本章小结25

参考文献26

3 岩石动力系统演化数值模拟方法27

3.1 引言27

3.2 细观无序性和有限元模型27

3.3 细观损伤规则与不可逆演化29

3.4 非平衡迭代与自适应加载29

3.4.1 非平衡迭代30

3.4.2 自适应加载步的确定30

3.5 数值模拟结果31

3.5.1 损伤斑图的生长31

3.5.2 应力—应变曲线33

3.5.3 无序性对宏观力学量的影响35

3.6 本章小结35

参考文献36

4 岩石单轴拉伸与尺寸效应数值模拟38

4.1 单轴拉伸数值模拟38

4.1.1 损伤斑图的生长38

4.1.2 应力—应变曲线40

4.2 尺寸效应数值试验41

4.2.1 应力—应变曲线42

4.2.2 损伤斑图42

4.2.3 尺寸效应44

4.3 本章小结46

参考文献47

5 岩石弹塑性损伤演化的统一模式49

5.1 引言49

5.2 损伤演化的统一模式49

5.3 参数意义51

5.4 基于统一强度理论的三维损伤模型54

5.5 低围压验证56

参考文献57

6 岩石塑性机理和中—高围压损伤模型的统一模式60

6.1 岩石塑性机理60

6.2 弹塑性损伤本构关系61

6.3 软、硬化特性63

6.4 验证与讨论64

6.5 完全基于实验曲线特征的弹塑性损伤模型68

6.6 圆柱试件压缩数值模拟69

参考文献72

7 隧道岩爆孕育过程数值模拟与临界平衡分析73

7.1 引 言73

7.2 隧洞的格形有限元模型74

7.3 数值模拟结果74

7.4 极限平衡分析76

7.4.1 极限受力分析77

7.4.2 剪切带失效概率77

7.4.3 “V”形体冲击性分析78

7.4.4 “V”形体应变能释放机制78

7.5 本章小结81

参考文献82

8 长壁回采围岩渐进破坏区数值模拟84

8.1 计算条件84

8.1.1 几何模型与数值模型84

8.1.2 开挖条件与顶板管理86

8.1.3 损伤参数87

8.2 计算流程87

8.3 计算结果88

8.3.1 裂隙场扩展88

8.3.2 位移与应力等值线93

8.4 结果分析103

8.4.1 关键层破断距103

8.4.2 采动裂隙场的分布规律105

参考文献106

9 基于损伤—渗流耦合的水力压裂数值模拟107

9.1 引言107

9.2 压裂原理和控制方程108

9.2.1 孔隙流动和压力分布108

9.2.2 渗流—应力耦合109

9.2.3 应力场重新分布109

9.2.4 劈裂准则111

9.2.5 计算流程112

9.3 实例112

9.3.1 几何模型和地应力112

9.3.2 材料参数113

9.3.3 注水压力113

9.4 计算结果114

9.4.1 裂缝扩展过程114

9.4.2 主压应力比λ=σT1／σT2对裂缝扩展方向的影响114

9.4.3 主压应力比λ=σT1／σT2对裂缝宽度的影响115

9.4.4 主压应力比λ=σT1／σT2对孔隙压力的影响116

9.5 本章小结117

参考文献117

10 基于微缺陷成核序列的岩石微裂纹生长和损伤演化模型120

10.1 引言120

10.2 基于微缺陷累计成核数序列的微裂纹尺度增长模型121

10.2.1 形成单个微裂纹需要的微缺陷数121

10.2.2 微缺陷累计成核与微裂纹系统尺度增长122

10.3 基于微缺陷成核序列的微裂纹损伤模型124

10.4 微裂纹系统演化图像125

10.4.1 微裂纹演化图像125

10.4.2 裂纹系统参数演化126

10.5 模型验证和应用128

10.5.1 验证128

10.5.2 应用129

10.6 本章小结130

参考文献131

11 边坡剪切滑移带尺度增长预测133

11.1 引言133

11.2 微裂纹尺度增长模型134

11.3 边坡模型和数据统计134

11.4 分析结果136

11.5 本章小结137

参考文献138

12 基于损伤能量耗散原理的岩石块度预测139

12.1 引言139

12.2 岩石块度分布的分形度量141

12.3 岩石块度分形演化模型144

12.3.1 岩石分割的分形损伤断裂机理144

12.3.2 岩石破碎的分形模型146

12.3.3 岩石损伤破碎过程能量守恒分析147

12.4 岩石损伤破碎的理论分析148

12.4.1 各向同性损伤岩石破碎分析148

12.4.2 正交各向异性损伤破碎分析149

12.5 应用151

12.5.1 公式简化151

12.5.2 试验确定常数C152

12.6 本章小结154

参考文献154

13 研究展望156

附录 岩石力学试验157

致谢164