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)絡等作為一種有節(jié)律的地質分布現(xiàn)象廣泛存在，而且小至節(jié)理大至地殼斷裂的空間網(wǎng)絡結構大體一致，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。 首先通過平面應力狀態(tài)下加載速率對巖石破壞形態(tài)影響的實驗，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化。而地震的發(fā)生通常認為是巖體剪切斷裂的過程，而導致巖體剪切斷裂的原因是地球內(nèi)部貯存的應變能突然釋放引起的動態(tài)加

2、載的結果。因此完全有理由推斷在動態(tài)加載條件下即地震力作用時，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)地表巖層在雙側向等應力作用下變形破壞規(guī)律的相似材料模擬實驗研究，提出了水平壓力是導致巖層先出現(xiàn)屈曲變形而后發(fā)生剪張破裂形成等距結構面的力學原因。 然后應用板的屈曲理論及褶皺與斷裂的關系分析了巖石在不同圍壓下對X型剪切節(jié)理間距的影響，并應用屈曲褶皺控制斷裂的概念對地表巖層相似模擬實驗

3、現(xiàn)象及地震網(wǎng)絡的形成機理進行了深入分析，初步認識地震活動具有的塊體性即等間隔活動的特點可能受著地殼屈曲的控制。 最后應用梯度塑性理論在宏觀范圍內(nèi)從應變局部化的角度提出了水平壓縮應力(應變)的波動傳播可能是導致巖層先出現(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)象的力學原因，并建立了平面應力狀態(tài)下巖石梯度塑性理論模型。通過對塑性應變場的解析分析可推知塑性應變曲面的分布具有等間距分布規(guī)律，其網(wǎng)絡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。這一分析結果與相關文獻試驗結論一致。說明應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造網(wǎng)絡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)外首次對不同尺度巖石破壞等間距現(xiàn)象的討論，并通過實驗研究及理論研究的方法得出以上的結論。這一選題不僅對巖石力學的理論研究作出了挑戰(zhàn)，而且對斷裂的預測、對受斷裂控制的能源預測、對地震發(fā)生發(fā)展的控制及工程災害的預防有