外文翻譯巖石動(dòng)態(tài)強(qiáng)度和巖石物理性質(zhì)的力量中文版.doc

-1-學(xué)院：專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：外文出處：JournalofRockMechanicsandGeotechnicalEngineering附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：簽名：年月日(用外文寫(xiě))-2-附件1：外文資料翻譯譯文巖石力學(xué)與巖土工程。2009，1（1）：1-10巖石動(dòng)態(tài)強(qiáng)度和巖石物理性質(zhì)的力量錢(qián)齊虎1*，齊承志2，王明陽(yáng)11工程學(xué)院工程作物協(xié)會(huì)，解放軍理工大學(xué)，南京，210007，中國(guó)2學(xué)校的公民權(quán)利和通信工程，北京建筑工程學(xué)院，北京，100044，中國(guó)收到2008年12月18日，在經(jīng)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(shí)間引起的巖石變形和破裂的依賴(lài)是常常被忽視的。然而，時(shí)間依賴(lài)對(duì)于材料的變形和破裂過(guò)程有至關(guān)重要的作用，特別是對(duì)那些受強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)荷載的研究。在本論文中，我們調(diào)查巖石的變形和裂縫，巖石強(qiáng)度依賴(lài)的物理特性起源于微觀尺度，以及當(dāng)時(shí)的機(jī)制。利用熱激活和宏觀粘性機(jī)制，我們解釋了巖石強(qiáng)度應(yīng)變率的敏感性。這些巖石強(qiáng)度在不同的范圍內(nèi)機(jī)制占主導(dǎo)地位的的應(yīng)變率。這也表明應(yīng)變速率依賴(lài)莫爾庫(kù)侖型構(gòu)關(guān)系可以用來(lái)描述應(yīng)變動(dòng)態(tài)巖石破碎率的影響。裂隙巖體的應(yīng)變率和粒徑之間的關(guān)系還將提議。本文對(duì)若干時(shí)間相關(guān)破壞準(zhǔn)則進(jìn)行了討論，并對(duì)它們的內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行了討論。最后，對(duì)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度理論的運(yùn)用進(jìn)行了討論。關(guān)鍵詞：巖石動(dòng)態(tài)；變形和裂縫；時(shí)間依賴(lài)性；動(dòng)態(tài)強(qiáng)度；斷裂準(zhǔn)則1引言傳統(tǒng)的強(qiáng)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(qiáng)度的時(shí)間依賴(lài)性通常被忽略。在這些理論，當(dāng)巖石中一點(diǎn)的壓力或應(yīng)力結(jié)合時(shí)并達(dá)到極限值時(shí)，失效將會(huì)發(fā)生。應(yīng)力應(yīng)變的選擇組合以及其限值的是取決于基礎(chǔ)特別強(qiáng)度理論。其實(shí)，材料破壞過(guò)程通常需要一定的時(shí)間。由于巖石的失效在有限的速度下導(dǎo)致從成核逐步開(kāi)始生長(zhǎng)和內(nèi)在的微觀裂紋的聚結(jié)，從而材料宏觀變形和裂縫有時(shí)間依賴(lài)性。當(dāng)強(qiáng)度極限達(dá)到極值，強(qiáng)度應(yīng)變率的敏感性和巖石材料裂紋破壞的時(shí)間是特殊例子中物質(zhì)反映的時(shí)間依賴(lài)性。因此，對(duì)于研究材料變形和破碎的過(guò)程，認(rèn)真考慮的時(shí)間依賴(lài)性-3-是必要的，特別是對(duì)那些受強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)負(fù)載的情況。因此，時(shí)間依賴(lài)性對(duì)巖石變形和開(kāi)裂的時(shí)間依賴(lài)性，在它的起源有一定的微觀規(guī)模，巖石的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度機(jī)制在此篇文章中得到調(diào)查。2傳統(tǒng)的強(qiáng)度理論傳統(tǒng)的強(qiáng)度理論（或標(biāo)準(zhǔn)）可能會(huì)劃分為5類(lèi)：（1）最大正應(yīng)力理論，（2）最大正應(yīng)變理論，（3）最大剪應(yīng)力理論，（4）最大的特定應(yīng)變能理論（米塞斯標(biāo)準(zhǔn)），和（5）莫爾庫(kù)侖（M-C）標(biāo)準(zhǔn)。在這些強(qiáng)度理論中，M-C標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)剪切應(yīng)力理論修正，被廣泛應(yīng)用于巖土工程實(shí)踐。據(jù)指出，HoekBrown標(biāo)準(zhǔn)和在德魯克一普拉格（D-P）標(biāo)準(zhǔn)，這些在巖土工程中也得到廣泛應(yīng)用，是修改的M-C標(biāo)準(zhǔn)和VonMises標(biāo)準(zhǔn)1-3。上述標(biāo)準(zhǔn)適用于在特殊壓力狀態(tài)下的失效的模式。例如，在M-C標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)公式中不考慮中間主應(yīng)力對(duì)材料強(qiáng)度的影響。此標(biāo)準(zhǔn)只需考慮在剪應(yīng)力平面上的剪切和正常壓力。因此，也可以說(shuō)是單剪切應(yīng)力理論。單剪應(yīng)力理論進(jìn)一步的發(fā)展產(chǎn)生了雙剪應(yīng)力理論，反過(guò)來(lái)又是統(tǒng)一應(yīng)力理論的基礎(chǔ)4，5。單剪應(yīng)力理論，雙剪應(yīng)力理論及其他強(qiáng)度理論適用于具體案件，或線(xiàn)性近似的統(tǒng)一強(qiáng)度理論。統(tǒng)一強(qiáng)度理論代表更普遍的強(qiáng)度理論的最新發(fā)展。然而，上述強(qiáng)度理論，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到完善和成熟。這些強(qiáng)度理論的主要缺陷包括忽視變形和固體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的時(shí)間依賴(lài)效應(yīng)。3固體強(qiáng)度的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)調(diào)查微觀物理性質(zhì)和固體失效機(jī)理可分為兩類(lèi)：靜態(tài)方法和動(dòng)力學(xué)方法。靜態(tài)方法的特點(diǎn)是從作為彈性或粘彈性固體媒體，觀察過(guò)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(guò)凝聚力連接了起來(lái)，與外部勢(shì)力應(yīng)用于固體的分布在原子或分子之間的聯(lián)系。這樣，內(nèi)部力量的作用將會(huì)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(nèi)部影響力兩者之間的關(guān)系決定的。如果內(nèi)部力量比凝聚力少，彈性變形將被誘導(dǎo)，否則，不可逆的變形和破裂將會(huì)發(fā)生。在靜態(tài)理論的微觀中，固體強(qiáng)度特性被描述為極限強(qiáng)度這一概念，材料的失效這一情況被認(rèn)為是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵事件發(fā)生時(shí)的瞬間是在任何原子鍵內(nèi)力達(dá)到其關(guān)鍵值。根據(jù)對(duì)固體原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，巖石強(qiáng)度理論即可確定。-4-但是，通過(guò)觀察材料，在靜態(tài)微觀破壞機(jī)理與實(shí)驗(yàn)中存在兩個(gè)矛盾。第一個(gè)是實(shí)際材料的強(qiáng)度（1-3命令下）要比理論強(qiáng)度（次0.1E，其中E是楊氏模量）小很多。根據(jù)以往的調(diào)查，理論和實(shí)際強(qiáng)度顯著性差異可以歸結(jié)為一個(gè)顯著地原因，就是其中的重大缺陷附近的應(yīng)力集中的發(fā)生。第二個(gè)矛盾是，靜態(tài)微觀失效的概念瞬間事件失效的假定，但實(shí)驗(yàn)表明，材料失效是一個(gè)時(shí)間依賴(lài)的過(guò)程。失效持續(xù)的時(shí)間可能取決于茹爾科夫的公式。試圖解決的第二個(gè)矛盾，由此引起動(dòng)力學(xué)理論，理論的第二類(lèi)描述了材料的變形和破裂。在動(dòng)力學(xué)理論，原子系統(tǒng)取決于熱振動(dòng)，并與之交互的外部負(fù)載。那個(gè)原子振動(dòng)改變了原子間的距離和隨之改變的原子的力量。粗略估計(jì)顯示，頻率上熱分子振動(dòng)大約持續(xù)10121013s-1，平均動(dòng)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(duì)溫度）。當(dāng)T=300K時(shí)，由此產(chǎn)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(chēng)為能源的障礙。這個(gè)問(wèn)題經(jīng)常聯(lián)系到非均勻性原子振動(dòng)，被稱(chēng)為熱力波動(dòng)，由此從混沌運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱原子。這意味著，分發(fā)個(gè)別原子的動(dòng)能可能遠(yuǎn)高于平均振動(dòng)能量原子。因此，在單個(gè)原子之間原子力量可能超過(guò)限額的力量從而導(dǎo)致原子鍵斷裂。因此，將發(fā)生聯(lián)系，從而導(dǎo)致斷裂。顯然，從以上分析，熱波動(dòng)對(duì)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(shì)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(gè)誘導(dǎo)原子束，和外部勢(shì)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(fù)破碎的原子束的概率，因?yàn)閒的功能增加了原子間的距離。因此，之間的相互補(bǔ)償外部勢(shì)力和熱波動(dòng)存在：熱力波動(dòng)使破壞的原子粘合成為可能，