損傷力學(xué)在巖土工程中的應(yīng)用

損傷力學(xué)在巖土工程中的應(yīng)用目錄一、損傷力學(xué)的基本概念二、損傷力學(xué)的發(fā)展歷程三、損傷力學(xué)的基本理論四、損傷力學(xué)在巖土工程中的應(yīng)用案例五、小結(jié)歷程損傷力學(xué)的基本概念損傷：是指材料在達(dá)到破壞之前,其力學(xué)性能逐漸劣化的過程。損傷力學(xué)：研究材料或構(gòu)件在各種加載條件下，其中損傷隨變形而演化發(fā)展并最終導(dǎo)致破壞的過程中的力學(xué)規(guī)律。損傷類型：材料或構(gòu)件中的損傷有多種，如脆性損傷、塑性損傷、蠕變損傷、疲勞損傷等。損傷力學(xué)分類：連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)、細(xì)觀損傷力學(xué)和基于細(xì)觀的唯象損傷力學(xué)。損傷力學(xué)的發(fā)展歷程·1958年，kachanov首先提出“連續(xù)因子”和“有效應(yīng)力”·1968年，Rabotnov進(jìn)一步發(fā)展為“損傷變量'的概念·70年代后，村上澄男等學(xué)者采用連續(xù)介質(zhì)學(xué)法，逐漸形成“連續(xù)損傷力學(xué)”，損傷力學(xué)得以飛速發(fā)展·國內(nèi)損傷理論最早見于土體損傷理論，之后各學(xué)者針對(duì)不同土類型提出了相應(yīng)的土損傷模型·巖體損傷力學(xué)方面，它由脆性巖石研究基礎(chǔ)進(jìn)人延性塑性損傷的研究，且在巖石動(dòng)態(tài)損傷力學(xué)的研究已引起人們的矚目。損傷力學(xué)的基本理論·代表性體積單元：它比工程構(gòu)件的尺寸小得多，但又不是微結(jié)構(gòu)，而是包含足夠多的微結(jié)構(gòu)，在這個(gè)單元內(nèi)研究非均勻連續(xù)的物理量平均行為和響應(yīng)。（微結(jié)構(gòu)群）·損傷變量：損傷變量是表征材料或結(jié)構(gòu)劣化程度的量度，直觀上可理解為微裂紋或空洞在整個(gè)材料中所占體積的百分，比其表達(dá)的物理意義為結(jié)構(gòu)有效承載面積的相對(duì)減少?！び行?yīng)力：在考慮損傷效應(yīng)時(shí)，實(shí)際應(yīng)力必須表示為與有效承載面積相關(guān)的內(nèi)力分布集度，被稱之為凈應(yīng)力或有效應(yīng)力。·損傷本構(gòu)方程（即反映損傷宏觀性質(zhì)的數(shù)學(xué)模型）：基于等效性假設(shè)的損傷本構(gòu)方程

根據(jù)不可逆熱力學(xué)理論導(dǎo)出損傷本構(gòu)方程

損傷力學(xué)的基本理論·損傷力學(xué)理論的基本假定：

應(yīng)變等價(jià)假定

應(yīng)力等價(jià)假定

能量等價(jià)假定損傷力學(xué)的基本理論連續(xù)損傷力學(xué)研究過程：①選取物體內(nèi)某點(diǎn)的代表性體積單元②定義損傷變量③建立損傷演化方程④建立損傷本構(gòu)方程⑤根據(jù)初始條件、邊界條件求解，判斷各點(diǎn)的損傷狀態(tài)、建立破壞準(zhǔn)則損傷力學(xué)的基本理論細(xì)觀損傷力學(xué)研究過程：①選取物體內(nèi)某點(diǎn)的代表性體積單元，需滿足尺度的雙重性

②連續(xù)介質(zhì)力學(xué)及熱力學(xué)分析膝關(guān)節(jié)夠的損傷演化、變形

③通過細(xì)觀尺度上的平均化方法將細(xì)觀結(jié)果反映到宏觀本構(gòu)、損傷演化、斷裂等行為上損傷力學(xué)的基本理論宏觀損傷力學(xué)研究方法（唯象學(xué)方法）：(1)從微觀模型的啟發(fā)中，建立損傷的理論分析模型，要求以此模型導(dǎo)出的理論與實(shí)際相符即可。(2)采用宏觀方法的理論有多種，其共同特點(diǎn)是引入損傷變量作為本構(gòu)關(guān)系的內(nèi)變量。損傷力學(xué)在巖土工程中的應(yīng)用損傷力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域損傷力學(xué)在巖土工程中的應(yīng)用在節(jié)理巖體中的應(yīng)用

風(fēng)化損傷的節(jié)理巖體①損傷解析在坡頂出現(xiàn)的拉應(yīng)力單元比常規(guī)有限元法多。②損傷模型能反映巖體內(nèi)節(jié)理分布導(dǎo)致的各向異性。損傷力學(xué)在巖土工程中的應(yīng)用

混凝土隨機(jī)損傷理論

隨機(jī)損傷模型的優(yōu)勢(shì)所在:不僅可以在均值意義上反映混凝土應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系,也能在概率意義上預(yù)測(cè)其離散范圍,從而,更為全面地反映混凝土材料受力行為的本質(zhì)非線性與隨機(jī)性。損傷力學(xué)在巖土工程中的應(yīng)用

用損傷模型分析礦山邊坡的力學(xué)特征

損傷模型在評(píng)價(jià)巖體的變形特征方向，比常規(guī)有限元模型更有效和更合理，能夠反映出不連續(xù)面分布而導(dǎo)致的巖體各向異性。隨著礦山開采條件的逐漸復(fù)雜，節(jié)理裂隙的影響更加突出，損傷力學(xué)理論在分析礦山巖體工程變形特征方面，具有廣闊的應(yīng)用前景。損傷力學(xué)在巖土工程中的應(yīng)用黃土的損傷力學(xué)模型

損傷力學(xué)模型可以全面模擬黃土的應(yīng)變軟化和浸水軟化現(xiàn)象。在損傷力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，長(zhǎng)期困擾土力學(xué)的土的逐漸破損問題將有可能成為數(shù)值分析的對(duì)象。損傷力學(xué)在巖土工程中的應(yīng)用凍土的損傷力學(xué)行為

考慮了微裂隙發(fā)育的凍土蠕變的損傷力學(xué)模型，能較好地反映凍土第二、三蠕變階段變形隨時(shí)間發(fā)展的規(guī)律?？梢苑从硟鐾寥渥冞^程的基本規(guī)律，具有理論探討價(jià)值和指導(dǎo)