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- 1 - 学 院： 专 业： 姓 名： 学 号： 外文出处： 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 (用外文写 ) - 2 - 附件 1：外文资料翻译译文 岩石力学与岩土工程。 2009， 1（ 1）： 1石动态强度和岩石物理性质的力量 钱齐虎 1 *， 齐 承志 2， 王明阳 1 1工程学院工程作物 协会 ，解放军理工 大学 ，南京， 210007，中国 2学校的公民权利和通信工程，北京建筑工程学院，北京， 100044，中国 收到 2008年 12月 18日，在经修订的形式收到的 2009年 4月 19日， 接受 2009年 5月26日 摘要 ： 由 时间 引起 的岩石变形和破裂的依赖是常常被忽视 的 。 然而， 时间依赖 对于材料的 变形和破裂过程 有至关重要的作用 ，特别是对那些受强大的动态 荷载的研究 。在本论文中，我们调查 岩石 的变形和裂缝，岩石强度依赖 的 物理 特性 起源于微观尺度，以及当时的机制。 利用热激活和 宏观粘性机制 ， 我们解释了岩石强度应变率 的 敏感性。 这些岩石强度在不同的范围 内 机制占主导地位的的应变率。 这也表明 应变速率依赖莫尔库仑型构 关系可以用来描述应变动态岩石破碎率的影响。裂隙岩体的应变率和粒径 之间的关系还 将提议 。 本文对 若干时间相关 破坏 准 则进行了讨论，并 对 它们的内在关系进行了讨论。最后， 对 动态强度理论的运用进行了讨论。 关键词： 岩石 动态； 变形和裂缝 ； 时间依赖性 ； 动 态 强度 ； 断裂准则 1 引言 传统的强度理论的主要 考虑的是 宏观变形和连续 性的 材料 破坏 。 材料强度的 时间依赖 性 通常被忽略。 在这些理论， 当岩石中一点的压力或应力结合时并达到极限值时，失效将会发生。 应力应变的选择组合以及其限值的是 取决于 基础 特别强度理论。 其实，材料破坏过程通常需要 一定 的时间。 由于岩石的 失效 在有限的速度 下 导致 从成核逐步 开始 生长和内在的 微观裂纹的聚结 ， 从而材料 宏观变形和裂缝 有 时 间依赖性。当强度极限达到极值，强度应变率的敏感性和岩石材料裂纹破坏的时间是特殊例子中物质反映的时间依赖性。 因此， 对于研究材料变形和破碎的过程， 认真考虑的时间依赖性 - 3 - 是必要的 ，特别是对那些受强大的动态负载 的情况 。因此，时间依赖性对岩石变形和 开裂的 时间依赖性，在它的起源 有一定的 微观规模， 岩石的动态强度机制在此篇文章中得到调查。 2 传统的强度理论 传统的强度理论（或标准）可能会划分为 5类：（ 1）最大正应力理论，（ 2）最大正应 变理论，（ 3） 最大剪应力理论，（ 4）最大的特定应变能理论（米塞斯标准），和（ 5）莫尔库仑（ 标准。 在这些 强度 理论 中 ， 过 剪切应力理论 修正 ，被广泛应用于岩土工程 实践。 据指出， 准 和 在德鲁克一普拉格 （ 标准，这些在 岩土工程中 也得到 广泛 应用 ，是 修改 的 1 上述标准适用于 在 特殊压力 状态下的 失 效 的模式。 例如， 在 式中 不考虑 中间主应力 对材料 强度的影响。 此标准 只需 考虑在剪应力平面上的 剪切和正常 压力 。 因此， 也 可以说是单剪 切 应力理论。 单剪应力理论 进一步的发展产生了 双剪应力理论， 反过来 又是统一应力理论的基础 4， 5。单剪 应力 理论，双剪应力理论及其他强度理论适用于具体案件，或线性近似的统一强度理论。 统一强度理论代表更普遍的强度理论的 最新 发展。然而，上述强度理论，远远 没有达到 完善和成熟。 这些强度理论的 主要 缺陷 包括忽视 变形和固体内部结构的时间依赖效应。 3 固体强度的动力学性质 调查微观物理性质和固体失效机理可分为两类：静态方法和动力学方法。 静态方法的特点是从作为弹性或粘弹性固体媒体 ， 观察过渡视为原子或分子固体系统。在这些 系统，原子 们 或分子 们通过 凝聚力连接 了起来， 与外部势力应用于固体的分布在原子或分子之间的联系。这样 ，内部力量的作用 将会减小 。因此， 固体失效前的稳定性是 是由 （ 1）原子 或分子 之间的 凝聚力 （ 2） 外部因素造成内部影响力两者之间的关系决定的 。如果内部力量比 凝聚力 少，弹性变形将被诱导， 否则，不可逆的变形和破裂 将会 发生。 在静态理论的 微观中，固体 强度特性 被 描述 为 极限强度 这一 概念，材料 的失效这一情况 被认为是一 个标准， 关键事件发生时的瞬间 是 在任何原子键内力达到其关键值。根据对 固体 原子结构的认识， 岩石强度理论即可确定 。 - 4 - 但是， 通过观察材料，在 静态微观破坏机理与实验 中存在两个矛盾 。第一个是实际材料的强度（ 1） 要 比理论强度（ 次 其中 杨氏模量） 小很多 。根据以往的调查， 理论和 实际强度 显着性差异 可以归结为一个显著地原因 ，就是 其中的重大缺陷附近的应力集中 的 发生。 第二个矛盾是，静态微观 失效 的概念瞬间事件 失效的假定 ，但实验表明，材料 失效是一个时间依赖的过程。 失效持续的时间 可能取决于茹尔科夫的公式。 试图解决的第二个矛盾 ，由此 引起动力学理论，理论的第二类 描述了 材料的变形和破裂 。 在动力学理论，原子系统 取决于 热 振动，并与之交互的外部负载。 那个 原子振动改变了 原子间的距离和随之改变的原子的力量。粗略估计 显示，频率上热分子振动大约持续 1012 1013平均动能分配给每一 原子 自由度为原子是 2（其中 K 是 波尔兹曼常数， T 为绝对温度）。 当 T = 300 K 时，由此产生的平均原子力是在 9 800及 原子键断裂具有相同的顺序 所需的 14 70000 者能量 之间的区别被称为能源的障碍。 这个问题 经常联系到 非均匀性原子振动， 被 称为热力波动， 由此 从混沌运动产生热原子。 这意味着，分发个别原子 的动能 可能远高于平均振动能量 原子。 因此，在单个原子 之间原子力量 可能超过限额的力量 从而导致 原子键断 裂 。 因此，将发生联系，从而导致断裂。 显然，从以上分析，热波动 对原子束 起着破裂的根本作用 。 适用于固体的外部力量的作用是 2倍。 首先，外部势力比 原子 能量 断裂 的 屏障 坏的原子束被定义为 U （ f） =其中 f 是力在每一个诱导原子 束， 和外部势力r 是在原子之间的距离变化引起的 外部力量。 第二，力 的概率 ，因为 加了原子间的距离。因此，之间的相互补偿外部势力和热波动存在：热力波动使 破坏的 原子 粘合 成为可能 ，外部势力排除恢复打破原子 粘结 的可能性（某些化学过程可能 恢复中断原子 粘结 ， 例如由密封裂纹在粘土）。 与前面的讨论 解决了 对断裂性质的原子 尺度 涉及动力学。然而，在材料开发压裂 中应被视为对破损 原子粘结扎实的 积累，导致 骨折（微裂纹和微空隙） 的启动 。这一过程被称为压裂本地化 。 - 5 - 热波动是时间依赖随机的过程。 此外，力 去 克服能源 障碍 提供的阻力和增加原子之间的距离。 压裂的本地化进程也需要一段时间来激活和发展。 所有这些事实表明，建立在物质 失效时是 在原子水平的热波动是 时间的依赖性 的过程， 大概 需要时间是 启动和发展。 较大的外部力量 ， 越短 时间对 克服 能量阻碍将越有好处 ，即会发生更多的压裂 很快 。 仍然有问题要解决很多问题 涉及到 变形和固体压裂动力学理论。 这种理论正在开发中。 4 动态强度理论 从上面的讨论，我们可以得出结论， 材料的强度 不是物理常数 和 固体压裂被激活需要时间 去 发展 和完善 。这些结论还基于 实验数据。 事实上，许多固体显示应变 内力 敏感度 的速率 。 在这种情况下，新的参数，例如： 应变速率和应力变化率，应考虑到 固体 在变形 和压裂 。 动态强度理论扩展 是 根据传统的固体强度理论和动力学 ， 通过考虑诱导的高动态效果 应变率加载。 岩石的破裂实力显着提高 是 在密集的动态加载 情况下产生的 。一些实验数据如表 1 6。 图 1和 2是 根据收集的数据加载速率恒定 7的情况下得到的 ，其中 是从最初的应用加载 到 负荷 失效的 时间， 是应变率， 效情况下的 压力。 表 1岩石断裂的优势 6。 图表 1断裂时间和负载振幅 间的关系 7 图表 2岩石强度应变率依赖性 8 可 以看出，从图 1，当 10，失 效 的压力准静态和疲软的时间依赖性得到了观察 。当 108时， 可以观察到 的动态实力 迅速增加。 对于 岩石隧道 的周围 建立变形及压裂模型，就必须申请 动态强度理论和 失效 的标准。 图表 3应变限制产量或 屈服限制 8。 瑕疵率 - 6 - 在 适当 的单轴拉伸 情况下，岩石 的预期寿命（教唆加载失败） 也许取决于 茹尔科夫的公式： （ 1） 在 有序的 原子热振动期 9中， 是激活数量， 茹尔科夫的公式表明热激活性质和固体变形，断裂的给出了作为实力的依赖时间生命 。 （ 2） 也就是 是在加载过程恒应变率 。 （ 3） （ 4） 其中 0 = o/ 况下 最大的可能应变率。 持有类似的公式为动态剪切真实力 （ 5） 其中 激活量是根据剪切变形， 是剪应变率， 0 是极限剪应变， 0 =0/0 。 原则上， 固体 在独立压力的情况 对应变率 与拉伸强度类似 ，但该参数的值 的 公式是不同的。只有压缩和剪切 的 优点将 会 在本文件 可以 审查。齐 和 钱 10已 在微观理论的基础上 重新获得 了 茹尔科夫公式 。 由斯塔夫罗和 验 11显示 了 均衡器。（ 4）及（ 5）可以描述应变率 压缩的 敏感性， 岩石的 剪切和拉伸强度 在 相对 较低应变速率 的情况下实现 。他们的研究结果表明，热激活机制 对 力量应变率敏感性占主导地位。当应变率超过某一阈值，应变速率力量 的 灵敏度 将达 到一个新的 形式 ，其中 强度伴随拉紧的增加而快速增加！ 固体变形和破裂 会更加绝热。 在这种情况下，根据 现有 的知识，声阻尼（宏观粘度）发挥主导作用。 调查显示的一般在图 4情况下 固体 11原始动态强度的特征 。在低应变率 机制下 ，材料的强度 伴随着 应变速率增加 而缓慢增加 。这个 机制 是暂时定名为制度 1。当应变率超过阈值，强度随应变速率的增加而增加迅速 ， 这一制度被命名制度 2。当应变速率非常高，在 制度 1， 应变率的依赖力量 与 再次变得薄弱的情况有点类似。这一制度被命名 - 7 - 制度 3（图 4）。 图 4应变率对动强度的脆性 材料（ 110 0s - 1的， s10 3的 S - 1， 210 4）。 从制度 1 至 2 平稳过渡代表着变形逐步发生变化， 和 在过渡期间 实效 的机制，即制逐步失去优势 ， 与声子阻尼（宏观粘度）逐渐出现的主要机制。但是，两个机制不并存。 在制度 2，材料的 性能表现与它的粘度 有密切的关系。一般来说，粘度可以被定义为沿着速度梯度运输的势头。在一个稳定的冲击波的 过程中，粘度可看作是动量沿轴线扩散波的传播 12。通常的粘度被认为是物质属性，它描述相称之间的粘性应力分量和速度梯度或应变率，并依赖于温度。然而，更复杂的构行为可以出现在冲击负荷。 从制度 2到制度 3 的过程 同时 伴随着 较弱的应变实力的依赖 于 比率 、 基普等。 13确定 了在 不同应变率的压裂压力 下的 竹形裂纹。 这些 表明，当应变率的增长 时 ，压裂 的裂缝应力增加幅度，并非常高应变率 下 成为有效独立的裂纹尺寸。在应变率非常高 的情况下 ， 更 广泛的裂纹 开始形成和失效的增长是在多种形式裂纹增长和聚结情况下进行的。 这种示范效应的卡尔特 霍夫报告 运用了 肖基 14使用短脉冲加载裂缝有限长度。研究结果意味着，在从进程 2到 3过渡中 ，变形 和 压裂 的地方的位置 是逐渐减少 的 ，均匀性的变形和裂缝逐渐出现。 在高应变率， 原子裂变数量的迅速增加 除了非热增长裂缝 ，其他都是基于在完整部分内部破裂分子的热涨。 换句话说，在热激活机制是在缺少了一个重要的应力集中 情况下的反馈 。那个唯一存在的缺陷导致的 破坏 率上升 ， 这些断裂是于当 时 的具体特 点 能量消耗的变形 的 一生 中 。在非常高的染色率 下，因为岩石的整个过程中的积累，材料碎片在破坏后是非常小的。 因此，根据现有的 珍贵实验数据的 分析，另一种结论关于岩石强度的应力率可以得出 。在低应变率， 岩石的变形和裂缝的控制 由热激活机制和力量 应变率敏感性可以通过均衡器表示。（ 4）和（ 5）。 当应变速率增加，声子阻尼 （宏观粘度）机制出现了，逐步发挥主导作用。 由于 岩石裂纹的传播速度受限于瑞丽波速度， 粘度随系数 随着应变率的下降而下降。 在结构层面上，减少 粘度与应变速率激活内部度自由和细观颗粒相关的议案。 在 非常高应变率，固体取得的应力接近理论极限的 应 力。 在这 种 情况下，裂纹尺寸范围 是 - 8 - 从一开就开始积累的 。 在完整的地区，分子间 键被 打破。 这些断键作为成长 无热细 胞核的损伤，以及热激活机制激活。 这意味着 本地化的变形和破坏正在逐步丢失。 因此，热激活机制再次 出现伴随着在高应变率下出现的机制变形和破碎 。 此外，敏感性强 度 对应变率可以作为热激活和宏观粘性机制竞争之间的结果。 粘性 机制及其数学公式研究 下文。 岩 石 内的粘度 是有区分的 ，甚至这是经历了不断的变形率 且 是非常大。这显然与事实 的 变形和破裂的地方采取 了 不同的 方法尺度。 岩石具有多层次结构。这一观察 对它们的物理及机械性能的变形至关重要。 例如，岩石的多层次结构直接关系到它的 黏度 。 在工程实践中，粘度可分为 3 级，即宏观，中观，微观水平 。 在数学上，粘度 所表达的是 通过 公式如下： = （ 6） 其 中 是 松弛 时间 15。 该 材料 的松弛 不仅 由于 结构元素之间的相对滑动，而且 还犹豫这些要素的重组和内部结构变化 。 因此， 岩石的松弛伴随着 放宽扩容 。 当岩石结构 断裂 ，应力 集中 出现， 伴随 着时间 增长 而减少。这 松弛的 时间 与结构元素的大小 成正比和增长速 率 感应 的 缺陷 成反比 。在 膨胀的 过程 中 ，结构缺陷往往发生 在不规则的岩石里 。 该增长速度引起的缺陷（如位错和微型和 宏观破坏 ） 受到限制 。 此外，它 还 依赖于 外部压力的应用和应力松弛。 从现象学的角度来 看， 缺陷增长的速率 被假定为一个应变功能率，即 (7) 扩大式。（ 7泰勒系列），我们得到 (8) 其中 率的 增长 缺陷 在固定的变形程度 下 有必要在这里指出， 热激活机制有助于缺陷增长的速率。 实验结果表明，传播速度的 缺陷（增 长速度 缺陷）仅限于从 虑到 这， 我们选择下面的公式来近似 的概括应变速率的增长不只是因为宏观粘度： （ 9） 其中 b， ， 和 另一方面，根据 型作者：季奥诺夫等。 23， 当 变形率 超过 = ()时， 与内部元 素岩尺寸 其中 2106 cm/个 参数表征，由于应力集中 是由于 岩石 的非均质性所决定的 。 - 9 - 因此，应变率是 与 尺寸 23 （ 10）（ 11）（ 12） 在这种情况下，对右边的第一个任期式。（ 12），可作为热激活机制变形 16的最大贡献式， 第二 个是宏观黏度的贡献机制 。 因此，宏观黏度机制可以表达为： （ 13） 从上面的分析，结果表明，变形率 的增加 导致粘度降低，这意味着 岩石的 变形和破裂逐渐收敛在宏观和微观尺度 内 。 抗压强度 对于 应变率 比较 敏感 ， 然后 可以总结出 以下两个条款： （ 14）（ 15） 对右边 等式 第一个 条款 。（ 14） 和 （ 15） 是对于热力学机制的总结 ，第二项代表这些机制的粘度。 对于（ 13）等式，宏观的黏度可以通过以下式子表达为： （ 16）和（ 17） 其中 b与 制最大 的贡献 ， 度的影响是隐含在这 些 公式 里 。 最后， 强度 和 应变率 之间的关系 统一 得到。它包括热激活 和黏度机制作为两个相互竞争的机制 ，即 （ 18）（ 19） 通过影响岩石的强度将引起温度的增加。大体上，当温度达到其消融温度的 85%，金属的强度将降低，它的产生不同于上式（ 18）（ 19）的计算结果。然而，岩石的消融温度对于那些金属来说是相当高的。大体上对于岩石产生的影响的温度与其消融温度不是很接近。因此，（ 18）（ 19）等式更适用于岩石。 热激活机制 在靠近 应力集中区和在低应变速率 下的边界岩晶表现的更加明显 。在非常高应变率 下 ， 完整的岩石区域下热激活机制再次被激活， 但 在这些制度下， 均衡器的参数（ 4） 和 （ 5）应该是不同的，与 ， 是高应变率 下表现 较低。 在图标 5中，通过 碳化硅 、 铝 、 氧化氮 、 花岗闪长岩和白云石的实验数据 被展现出来。 左边 部分 的 实验曲线几乎 是笔直的 水平线（图 5（ a）。因此，它是很容易 通过（ 18） - 10 - （ 19）的数据拟合来确定 项目 U / , K / , S G /和 K /。 表 5（ a）和（ b） 考虑到低应变率 的情况下， 宏观粘度是非常小，它可能会认为的热激活机制的 通过表 （ 4）及（ 5） 表现是非常 小 的 ，而 依靠于应变率物质强度也是很微弱的。 另一方面，宏观粘度在表（ 18）和（ 19） 右侧的两个条件下 ， 高应变率 是占主导地位。为方便，左（水平）的曲线 在 图 5 中 可能延长到右侧。 这 之间的直线连线被选为 对 宏观粘度叠加的基础。 根据上述描述， 例如通过运用 （ 18）和（ 19） 的例子已经可以得到计算结果 。对这些计算的结果与格雷迪 报告 12的 实验结果进行了比较 ， 计算结果与实验结果吻合（图5）。这表明，所建模型具有良好的物理基础，它是适用于广泛的应变率 领域 ， 而且它对于实际的应用更加简单方便。 （ 20） 虑时间 因素 的强度理论 冲标准 根据 冲 标准 17，当脉冲总额 到了极限值，即 t） o 时，即将发生失效。 在一个一维的情况 下，之间的关系固体中应力 和粒子速度 V 两者之间的关系可以 表示为 =其中 是 岩石 的密度和 D 是冲击波的传播速度。 通过 冲标准及以上关系可以归纳出公司（ 21）。 其中 标准的冲动表示压裂工艺 中 损伤累积性质，压裂工艺，恰逢与朱可夫的标准 吻合 。 另一方面，如果冲击波 的特征长度 是 L，然后 u = L ， 然后 （ 21）变为 （ 22）式。 这表明， 当应变 达到临界 标准下时， 压裂发生 。因此 ，第二 强度 理论可以应用到动态压裂问题。蠕变现象和力量应变速率 的 敏感性显示 压裂时间效应 ;他们的物理起源是一致。通过 乘以朱可夫的公式与亚历山德罗蠕变公式 时可以得到的。因此 ，同样得出结论，即临界应变破坏是相同的，无论应变率 是怎样应用的。 实验表明，在剪切，三轴压缩和其它复杂加载条件下，一个覆盖 9级 范围内的应变率 ，标准应变率是只基于温度 ，应力和应变率 的影响 。因此，它可以被看作是一 - 11 - 个常数 18。这情况表明变形和 破坏之间有 密切 的 关系 。因此 ，第二强度理论可以被视为一个准时间标准。 伤演化 下的 破坏准则 根据公式（ 19），进化破坏的相对参数可以通过以下公式描述出：公 式（ 23）（ 24）。 根据 固体 断裂力学原理， 当平均应力 （ t,x）超过时空单元 t ?,t0,d 达到其静态应力 c，开始失效，例如公式（ 25） 其中 r 是空间 坐标。这个 标准被称为莫罗佐夫 20。 如果我们产生出新的相对参数 J=, ，然后公式（ 25）可以变为（ 26）。 因此，莫罗佐夫 在物理上表现为一个关键的结构。 库仑 模型是 应变 率 本构模型 的基础 准对于逻辑材料来说 是一个 简单实用的 标准 ， 地质材料的强度显 示出明显的应变率依赖（灵敏度）。 因此 ，在分析地质力学问题，有必要考虑对应变 率。在 综合 压力 的状态 下，解释了压力的 主要条款，莫尔 效 准则可以写成 为（ 27）。 随着单轴压缩试验，内部凝聚力 式（ 28） 决定 。 通过（ 18）到（ 28）的代换，我们可以得到公式（ 29）。 在方程式（ 29）的最后一部分 , 1/ 3是应力状态参数。 把（ 29）式代入（ 27）， 强度失效标准的应力基础可以确定。 对于高应变率加载条件 下， 热激活 的形式可以 取代静态 单轴压缩强度 为这是热激活理论在强度影响下的微弱影响：（ 30）（ 31）。 针对 地下爆炸，爆炸 通过 剪切机制引起的骨折发生在邻近的中心 的位置 。该问题此外 还可能简化 ，因为 r ，其中 r 是径向应变和 是切向应变。因此，剪应变 = 和体积应变 更 近似为 + 2 。此外，它可以 写为 r = 。两者之间的主应力 之间的关系 为 = ，其中 = =/ （ 1 ， 是泊松比。 （ 32） . 态 荷载 加载 下破碎岩石的碎块大小 - 12 - 一个裂隙岩体强度取决于样本 大小。一般来说， 材料的 抗压强度 如下 21， 22： （ 33）（ 34）（ 35）（ 36） 方程（ 36）表明，平均尺寸的片段裂隙岩体平均尺寸的片段与 外部负载 的增长而减小。 这一结论也证实了准静态和动态实验。在一个 1倍骨折的情况下， 根据动态和准静态条件下，图 6显示了 具体剪变形能 23给定的同一曲线平局粒径 这种关系适用既剪切断裂和劈裂骨折 两种形式 ，可近似的 得到 公式如下： （ 37）图六 （ 38） 为了预测单轴 动态荷载下 片段的平均大小， 该由式 （ 36） 的 就可以通过 （ 18）和（ 19） 分别进行确定。 对于接近爆炸中心的碎片平均片段大小的 预测 ，公式 （ 36） 可以被 使用。但是， 岩石强度的 动态剪切应取决于下面的公式： （ 39） 根据外部负载， 压裂发生在结构的表面，这些表面位于中心部位最大规模的碎片中。片段大小 是 在这种规模的结构性因素 性下的特征尺寸 。 应力强度的 进一步增加 将导致在下一较低规模下的压裂。在这种规模下结构元素的特征大小是有碎片的尺寸 。应变率 的上升 ，围压和塑性应变硬化可提高中等强度。因此，变形和破裂可能会覆盖岩体和 碎片尺寸在 小规模 等级下将会减 少。 5 现代强度理论的应用 强度标准理论中实效性等因素的介绍提高了我们对于实效结构的理解。 并可能产生的结果 与传统强度理论 有显着差异。作为一 个例子 ， 在没有增加时间的情况下，一个三角应力脉冲波传播散列的问题可以考虑如下。 根据传统的强度理论，当应力波从自由表面反射回来时拉伸盈利产生。当产生的啦应力远离自由表面且达到临界值，剥落发生在距离 x = t /(2 m ) ,其中代尔塔时应力波的振幅。然而，根据最新的强度理论， 每一个由反射波覆盖下的岩石点拉伸应力和拉伸容易 导致 压裂，即剥落。 在 一个特定的时间，岩石部分可能承受的拉伸应力较小， 它 可以合理的假设岩石将需要较长的时间才能破坏 。这样 的部分可能伴随着其他部分拉应力的增长而发生同时破 - 13 - 坏，孵化破坏的时间可能较长，例如在连接岩石的一定长度内可能同时破坏，实验验证了这一假设。因此， 一般都剥落区定义为具有 宽度 （或厚度）， 反过来也 意味着剥落区有自己的 内部结构。很明显，如果我们 用 传统的静态强度 理论去 模拟动态断裂。这类事件模拟将 不切合实际。 由爆炸引起的地面振动可能会损坏地面基础设施和地下设施。 评估破坏程度的决定参数和对基础设施安全 的近端是地震震动参数：加速度，粒子速度，移位。 目前， 对于这些参数 问题 达成的共识应该应用到 爆炸引起的地震结构并没有得到彻底解决 的问题中去。世界上 的大部分地区 采用地面速度来作为主要参数 。这样一个参数的使用 与 现场调查 吻合 ，也就是说，地面速度或 移位 ，不是内部的力量控制建筑物和设施 的破坏 。 这也与 现代强度理论 达成共识 。 根据现代 强度 理论， 地下的内部爆炸对基础设施的破坏时有动态失效引起的 。 对于动态失效的 控制参数是位移或粒子速度。考虑到 随着时间的推移 位移一体化， 引入的失效 标准涉及诸如控制振动速度和频率参数， 与 美国矿务局，德 国和芬兰当局 的提出相比更为合理 。大量的观测表明，根据同样的地质条件，在同一地点与相同的结构类型，当振动速度超过了特定类型的建筑特征值 时，对于建筑的破坏等级是一样的。 6 结论 通常情况下， 在 岩土工程 中关于空间方面问 题 的关注 ，以及时间的依赖 性 往往被忽视。然而，变形的依赖 和 压裂过程 在 时间 情况下更倾向于下面的 一个事实，即岩石破裂，需要时间来 活跃去 发展和完善，岩石强度取决于应变率。 对于材料变形的时间依赖效应的考虑提高了我们对于材料变形和破坏的认识。 在低应变率，岩石变形和破裂 被 热激活机制 控制 。随应变率的增加，声子阻尼 （宏观粘度）机制，并逐步出现 并 占主导地位。 在非常高应变率 下 ， 在微观尺度 下 变形和 压裂逐渐发生， 在 以上的 条件下热激活机制重新激活。在这种情况下， 岩石间的大幅度破坏范围于 在岩石间分子 原先保持完好的部位键位同时受到打破 。 这些 断键 替代了破坏增长 核。 这意味着 变形和破坏 的部位 将逐步减少 并最终消失。 在高应变率 下 ，热激活 作为 变形和破裂主要机制 出现 。因此，应变 率 强度的依赖率可能 被认 为两个共存机制竞争的结果，热激活和 宏观粘性 机制， 对于应变率的不同幅度轮流 起 领导作用。 - 14 - 岩石应强度 应变率 的依赖率可能 通过这两个机制贡献的和来表示。实 验和 计算数据 的比较 显示 了这一假设，也就是 该模型描述了 强度 的依赖 （灵敏度） 在 应变率 的情况下优于应变率 非常广泛的范围 。 该模型具有良好的物质基础，适用 于 应变率 的 范围广泛， 它对于使用更加简单方便。 在岩石的大小碎片下加载动态荷载的影响显示出：由于在应力状态、塑性变形的积累和应变率下，强度从原来开始该改变的增加，所以在破坏的同时，剪切变形能随着依靠积累而增加。这也就指出，此种关系用来描述碎片的大小刚刚好。 阿莫尔 构关系 已经 有人提出 ， 不同时空失效标准之间的内在关系已经表达出来并解释了。这些现在强度理论的使用性 已经显示出并解决了一些传统强度理论不能轻松解决的不寻常的现象。 参考资料 1 , T. 980, 106 (9): 1 013 1 019. 2 , T. a 1988 15 1988: 31 36. 3 C, . or 1952, 10: 157 162. 4 H, N, Y. ), 1985, 28 (11): 1 113 1 120. 5 H, N. 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