巖石破壞等間距現(xiàn)象研究.pdf

1、等間距斷裂如節(jié)理、礦區(qū)斷裂、海洋斷裂、地震網(wǎng)絡(luò)等作為一種有節(jié)律的地質(zhì)分布現(xiàn)象廣泛存在，而且小至節(jié)理大至地殼斷裂的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大體一致，這其中必定包含有迄今尚未發(fā)覺的深刻意義，本文試圖在這方面作一嘗試性的探討。 首先通過平面應(yīng)力狀態(tài)下加載速率對(duì)巖石破壞形態(tài)影響的實(shí)驗(yàn)，觀察到加載速率的變化能夠引起張拉形斷裂向剪切形斷裂的轉(zhuǎn)化。而地震的發(fā)生通常認(rèn)為是巖體剪切斷裂的過程，而導(dǎo)致巖體剪切斷裂的原因是地球內(nèi)部貯存的應(yīng)變能突然釋放引起的動(dòng)態(tài)加

2、載的結(jié)果。因此完全有理由推斷在動(dòng)態(tài)加載條件下即地震力作用時(shí)，地殼巖石有可能發(fā)生剪切斷裂并形成近似而有節(jié)律的等間距現(xiàn)象。 其次通過局部區(qū)域范圍內(nèi)地表巖層在雙側(cè)向等應(yīng)力作用下變形破壞規(guī)律的相似材料模擬實(shí)驗(yàn)研究，提出了水平壓力是導(dǎo)致巖層先出現(xiàn)屈曲變形而后發(fā)生剪張破裂形成等距結(jié)構(gòu)面的力學(xué)原因。 然后應(yīng)用板的屈曲理論及褶皺與斷裂的關(guān)系分析了巖石在不同圍壓下對(duì)X型剪切節(jié)理間距的影響，并應(yīng)用屈曲褶皺控制斷裂的概念對(duì)地表巖層相似模擬實(shí)驗(yàn)

3、現(xiàn)象及地震網(wǎng)絡(luò)的形成機(jī)理進(jìn)行了深入分析，初步認(rèn)識(shí)地震活動(dòng)具有的塊體性即等間隔活動(dòng)的特點(diǎn)可能受著地殼屈曲的控制。 最后應(yīng)用梯度塑性理論在宏觀范圍內(nèi)從應(yīng)變局部化的角度提出了水平壓縮應(yīng)力(應(yīng)變)的波動(dòng)傳播可能是導(dǎo)致巖層先出現(xiàn)屈曲變形而后發(fā)生剪張破裂并伴隨共軛延性剪切局部化破裂帶現(xiàn)象的力學(xué)原因，并建立了平面應(yīng)力狀態(tài)下巖石梯度塑性理論模型。通過對(duì)塑性應(yīng)變場的解析分析可推知塑性應(yīng)變曲面的分布具有等間距分布規(guī)律，其網(wǎng)絡(luò)的分布格局及幅值大小與圍

4、壓、巖樣尺度、彈性模量E、降模量λ、材料內(nèi)部參數(shù)l有關(guān)。這一分析結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)論一致。說明應(yīng)用梯度塑性理論不僅能夠近似描述等間距現(xiàn)象，而且可以把大尺度地震構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)與小尺度巖石試件的共軛剪切網(wǎng)帶統(tǒng)一起來。 本文是國內(nèi)外首次對(duì)不同尺度巖石破壞等間距現(xiàn)象的討論，并通過實(shí)驗(yàn)研究及理論研究的方法得出以上的結(jié)論。這一選題不僅對(duì)巖石力學(xué)的理論研究作出了挑戰(zhàn)，而且對(duì)斷裂的預(yù)測、對(duì)受斷裂控制的能源預(yù)測、對(duì)地震發(fā)生發(fā)展的控制及工程災(zāi)害的預(yù)防有