Page 10 - 岩石力学与岩石工程学科发展研究报告

2.1.2 岩石断裂与损伤力学

岩石的破坏过程往往伴随着岩石的损伤和裂纹的扩展。近年来，随着对岩石本质特征认识的不

断深入，采用新型的试验方法和损伤力学的方法来研究断裂力学问题，是研究岩石力学问题的一个
发展方向。主要体现在两个机制方面的研究。
（1）断裂与损伤机制。主要采用理论方法研究揭示岩石断裂、损伤裂纹的萌生、扩展、和贯通

机制。如徐涛等提出了用于研究蠕变和应力松弛的数值模型，可以研究宏观裂纹之间在从分散损伤
过渡到局部损伤时的相互作用；夏才初等采用粒子模拟方法，探讨了裂缝扩展、微裂纹分布、应力
应变响应和损伤模式；王来贵等结合微裂缝的连续损伤模型以及广义 Biot 多孔弹性理论，提出了一
种连续耦合的流体力学建模方法；曹文贵等将损伤力学与统计学方法相结合，构建了岩石软化统计

损伤本构模型；李杰等研究了岩体内部微裂纹在应力集中源附近的局部拉应力作用下，裂隙萌生和
扩展的动态过程，并利用散布损伤力学手段描述了裂纹体系的动力行为。
（2）裂纹扩展机制。近年来有关岩石的裂纹扩展机理的研究已经从二维扩展到三维，注重从岩

石力学试验结果分析裂纹真实的扩展状态。周家文等以向家坝砂岩单轴循环加卸载室内力学试验结
果为基础，给出了一种根据应力–应变曲线计算损伤变量的方法，其计算结果和声发射测试数据变化
规律较为一致；林鹏等采用花岗岩开展了单轴作用下含不同分布孔洞缺陷的开裂扩展、贯通行为的

系统试验和数值模拟研究，发明了电磁辐射信号监测装置，建立了脆性材料破坏分析的力电磁试验
系统，揭示了不同岩性对开裂电磁辐射机理的影响，其研究成果从细观微观开裂，发展到大坝基础
宏观结构破裂，为多层次岩石结构稳定评价、识别提供依据；杨圣奇等采用数值模拟与物理实验，

研究了裂缝的几何参数对砂岩试样的强度和破坏行为的影响；梁正召等基于细观损伤数值分析软件
RFPA，模拟了含典型表面裂纹的非均匀性岩石单轴压缩下的破坏过程，获得了翼型裂纹、反翼型裂
纹、壳体裂纹的萌生、扩展以及试样过程；张晓平等以颗粒流程序（PFC）、并行粘结模型为基础，

系统地研究了预制裂纹倾角对的裂纹扩展过程的影响。

2.1.3 岩石动力响应

岩石在外部动载作用下的力学特性不仅与外部施加动载的强度和快慢有关，还与加载方式有很

大关系。目前，根据加载方式的不同，关于岩石动力特性的研究主要集中于冲击动力学、爆炸动力
学和岩石动力性质测试标准化与破坏机理等方面。
（1）冲击动力学研究方面。应变率或者加载速率是最重要的一个参数，对岩石的动态强度、变

形特征和弹性能的释放等岩石的破坏特性造成重要影响。针对不同加载率或应变率的岩石动力学特
性，朱万成等利用摆锤冲击式霍普金森压杆（SHPB）试验机并结合数值模拟软件 RFPA-Dynamic，
研究了中等应变率岩石的动力特性；王善勇等利用岩石数值模拟软件 RFPA-Dynamic 对存在侧向压
力的岩石类材料在冲击荷载作用下的破碎进程进行了研究。针对动静组合加载条件下的岩石动力学

特性与能耗特征，周宗红等利用改进的三维 SHPB 动静组合加载试验装置，对白云岩进行三维加载、
轴向冲击试验，分析轴压、围压和应变率对白云岩强度、变形模量、能量吸收等的影响，探讨了岩

石动静组合加载的应变率效应；廖志毅等通过采用数值模拟和 SHPB 试验相结合，研究了不同轴向
静载、冲击速度和波形下对岩石破坏模式的影响。针对节理和裂隙岩体的动力学特性，李黄强等对

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