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外文翻译岩石动态强度和岩石物理性质的力量中文版.doc

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外文翻译岩石动态强度和岩石物理性质的力量中文版.doc

1学院专业姓名学号外文出处JournalofRockMechanicsandGeotechnicalEngineering附件1.外文资料翻译译文2.外文原文。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)110岩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11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(MC)标准。在这些强度理论中,MC标准通过剪切应力理论修正,被广泛应用于岩土工程实践。据指出,Hoek–Brown标准和在德鲁克一普拉格(DP)标准,这些在岩土工程中也得到广泛应用,是修改的MC标准和VonMises标准13。上述标准适用于在特殊压力状态下的失效的模式。例如,在MC标准数学公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(13命令下)要比理论强度(σ次≈0.1E,其中E是杨氏模量)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10121013s1,平均动能分配给每一原子自由度为原子是KT/2(其中K是波尔兹曼常数,T为绝对温度)。当T300K时,由此产生的平均原子力是在9800MPa,以及原子键断裂具有相同的顺序所需的1470029400MPa。两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U小,破坏的原子束被定义为ΔU(f)FΔr,其中f是力在每一个诱导原子束,和外部势力Δr是在原子之间的距离变化引起的外部力量。第二,力F降低了修复破碎的原子束的概率,因为f的功能增加了原子间的距离。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。

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