外文翻譯巖石動態(tài)強度和巖石物理性質的力量中文版.doc

-1-學院：專業(yè)：姓名：學號：外文出處：JournalofRockMechanicsandGeotechnicalEngineering附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導教師評語：簽名：年月日(用外文寫)-2-附件1：外文資料翻譯譯文巖石力學與巖土工程。2009，1（1）：1-10巖石動態(tài)強度和巖石物理性質的力量錢齊虎1*，齊承志2，王明陽11工程學院工程作物協(xié)會，解放軍理工大學，南京，210007，中國2學校的公民權利和通信工程，北京建筑工程學院，北京，100044，中國收到2008年12月18日，在經修訂的形式收到的2009年4月19日，接受2009年5月26日摘要：由時間引起的巖石變形和破裂的依賴是常常被忽視的。然而，時間依賴對于材料的變形和破裂過程有至關重要的作用，特別是對那些受強大的動態(tài)荷載的研究。在本論文中，我們調查巖石的變形和裂縫，巖石強度依賴的物理特性起源于微觀尺度，以及當時的機制。利用熱激活和宏觀粘性機制，我們解釋了巖石強度應變率的敏感性。這些巖石強度在不同的范圍內機制占主導地位的的應變率。這也表明應變速率依賴莫爾庫侖型構關系可以用來描述應變動態(tài)巖石破碎率的影響。裂隙巖體的應變率和粒徑之間的關系還將提議。本文對若干時間相關破壞準則進行了討論，并對它們的內在關系進行了討論。最后，對動態(tài)強度理論的運用進行了討論。關鍵詞：巖石動態(tài)；變形和裂縫；時間依賴性；動態(tài)強度；斷裂準則1引言傳統(tǒng)的強度理論的主要考慮的是宏觀變形和連續(xù)性的材料破壞。材料強度的時間依賴性通常被忽略。在這些理論，當巖石中一點的壓力或應力結合時并達到極限值時，失效將會發(fā)生。應力應變的選擇組合以及其限值的是取決于基礎特別強度理論。其實，材料破壞過程通常需要一定的時間。由于巖石的失效在有限的速度下導致從成核逐步開始生長和內在的微觀裂紋的聚結，從而材料宏觀變形和裂縫有時間依賴性。當強度極限達到極值，強度應變率的敏感性和巖石材料裂紋破壞的時間是特殊例子中物質反映的時間依賴性。因此，對于研究材料變形和破碎的過程，認真考慮的時間依賴性-3-是必要的，特別是對那些受強大的動態(tài)負載的情況。因此，時間依賴性對巖石變形和開裂的時間依賴性，在它的起源有一定的微觀規(guī)模，巖石的動態(tài)強度機制在此篇文章中得到調查。2傳統(tǒng)的強度理論傳統(tǒng)的強度理論（或標準）可能會劃分為5類：（1）最大正應力理論，（2）最大正應變理論，（3）最大剪應力理論，（4）最大的特定應變能理論（米塞斯標準），和（5）莫爾庫侖（M-C）標準。在這些強度理論中，M-C標準通過剪切應力理論修正，被廣泛應用于巖土工程實踐。據指出，HoekBrown標準和在德魯克一普拉格（D-P）標準，這些在巖土工程中也得到廣泛應用，是修改的M-C標準和VonMises標準1-3。上述標準適用于在特殊壓力狀態(tài)下的失效的模式。例如，在M-C標準數(shù)學公式中不考慮中間主應力對材料強度的影響。此標準只需考慮在剪應力平面上的剪切和正常壓力。因此，也可以說是單剪切應力理論。單剪應力理論進一步的發(fā)展產生了雙剪應力理論，反過來又是統(tǒng)一應力理論的基礎4，5。單剪應力理論，雙剪應力理論及其他強度理論適用于具體案件，或線性近似的統(tǒng)一強度理論。統(tǒng)一強度理論代表更普遍的強度理論的最新發(fā)展。然而，上述強度理論，遠遠沒有達到完善和成熟。這些強度理論的主要缺陷包括忽視變形和固體內部結構的時間依賴效應。3固體強度的動力學性質調查微觀物理性質和固體失效機理可分為兩類：靜態(tài)方法和動力學方法。靜態(tài)方法的特點是從作為彈性或粘彈性固體媒體，觀察過渡視為原子或分子固體系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)，原子們或分子們通過凝聚力連接了起來，與外部勢力應用于固體的分布在原子或分子之間的聯(lián)系。這樣，內部力量的作用將會減小。因此，固體失效前的穩(wěn)定性是是由（1）原子或分子之間的凝聚力（2）外部因素造成內部影響力兩者之間的關系決定的。如果內部力量比凝聚力少，彈性變形將被誘導，否則，不可逆的變形和破裂將會發(fā)生。在靜態(tài)理論的微觀中，固體強度特性被描述為極限強度這一概念，材料的失效這一情況被認為是一個標準，關鍵事件發(fā)生時的瞬間是在任何原子鍵內力達到其關鍵值。根據對固體原子結構的認識，巖石強度理論即可確定。-4-但是，通過觀察材料，在靜態(tài)微觀破壞機理與實驗中存在兩個矛盾。第一個是實際材料的強度（1-3命令下）要比理論強度（次0.1E，其中E是楊氏模量）小很多。根據以往的調查，理論和實際強度顯著性差異可以歸結為一個顯著地原因，就是其中的重大缺陷附近的應力集中的發(fā)生。第二個矛盾是，靜態(tài)微觀失效的概念瞬間事件失效的假定，但實驗表明，材料失效是一個時間依賴的過程。失效持續(xù)的時間可能取決于茹爾科夫的公式。試圖解決的第二個矛盾，由此引起動力學理論，理論的第二類描述了材料的變形和破裂。在動力學理論，原子系統(tǒng)取決于熱振動，并與之交互的外部負載。那個原子振動改變了原子間的距離和隨之改變的原子的力量。粗略估計顯示，頻率上熱分子振動大約持續(xù)10121013s-1，平均動能分配給每一原子自由度為原子是KT/2（其中K是波爾茲曼常數(shù)，T為絕對溫度）。當T=300K時，由此產生的平均原子力是在9800MPa，以及原子鍵斷裂具有相同的順序所需的14700-29400MPa。兩者能量之間的區(qū)別被稱為能源的障礙。這個問題經常聯(lián)系到非均勻性原子振動，被稱為熱力波動，由此從混沌運動產生熱原子。這意味著，分發(fā)個別原子的動能可能遠高于平均振動能量原子。因此，在單個原子之間原子力量可能超過限額的力量從而導致原子鍵斷裂。因此，將發(fā)生聯(lián)系，從而導致斷裂。顯然，從以上分析，熱波動對原子束起著破裂的根本作用。適用于固體的外部力量的作用是2倍。首先，外部勢力比原子能量斷裂的屏障U小，破壞的原子束被定義為U（f）=Fr，其中f是力在每一個誘導原子束，和外部勢力r是在原子之間的距離變化引起的外部力量。第二，力F降低了修復破碎的原子束的概率，因為f的功能增加了原子間的距離。因此，之間的相互補償外部勢力和熱波動存在：熱力波動使破壞的原子粘合成為可能，