地质力学中的力学问题

地质力学是一门把地质学与力学结合起来的边缘学科。地球表面有一层由岩石组成的薄壳,一般称为地壳。地壳和自然界的其他事物一样,处在不停的运动变化之中。地壳运动的结果在地层和岩体中遗留下各种永久变形,叫做地质构造。同时,地壳运动还在不断进行中,岩体内部除了有残留下来的应力外,还有强烈的应力活动,还在继续产生变形、地震等现象。地质力学研究的对象就是反映地壳运动的这一切现象,它运用力学分析的方法研究地壳构造和地壳运动的规律。     

岩体结构力学——岩体工程地质力学的新发展

本文从岩体工程地质力学角度, 研讨了岩体结构力学的意义, 地位与作用。作者就个人的认识, 将岩体结构力学的理论特点, 概括为五个方面, 即再变形和再破坏, 岩体结构的控制作用、岩体结构控制论、赋存环境以及关于岩体的多种力学介质和力学模型构成的力学体系。     

软岩工程地质力学研究进展

在中国煤矿软岩工程地质力学的研究中 ,作者指出了国际岩石力学学会关于软岩定义的缺陷 ,提出了新的软岩定义和分类 ,并论述了软岩的变形力学机制、软化状态方程、软岩巷道支护理论、支护荷载的确定以及软岩工程地质力学设计方法。可以认为 ,中国软岩工程地质力学已经形成了较为完整的理论框架体系.     

李四光同志关于地震工作的一些意见

我国卓越的科学家李四光同志,生前对地震工作十分关心.他在总结群众实践经验的基础上,对我国和东亚大陆等地质构造特点进行研究,对传统地质学中种种唯心论和形而上学观点进行批判,创立了具有我国特色的地质力学.地质力学认为,地球是处于不断的运动变化之中,地球表面由岩石组成的地壳也是处于不断的运动变化之中,而重力控制下的地球自转的离心力是地壳构造运动的主要推动力.因此,地质力学把地质学同力学结合起来,运用力学观点来研究地壳构造和地壳运动的规律.李四光同志根据地质力学研究的对象、方法和目的,提出“地质力学研究构造体系、构造型式和复合关系,不只用于找矿;还要搞地震工作.”他从地质力学的观点出发,在开展地震地质工作、研究构造应力场、探索地震预报等方面,作了许多有意义的工作,提出了许多有启发性和有价值的意见.现综合摘要介绍其中一部分如下.     

软弱破碎油页岩蠕变特性相似材料实验研究

为研究软弱破碎油页岩巷道蠕变变形特性及变化规律,根据地质力学模型试验相似原理及油页岩岩石物理力学参数,确定以硅胶粉和河砂为骨料,以正十四烷、石膏为胶结剂,通过相似材料配比及相似材料试件基本力学参数、蠕变参数测试,得到骨胶比为1∶0.4、骨料比为5∶5的相似材料,与岩石蠕变力学特性具有一致性,基本满足软弱破碎油页岩蠕变相似模型要求的材料配比。上述结果为开展油页岩地下开采巷道运营期的变形、破坏相似材料模型试验打下了坚实的基础。     

山坡风化表层碎石爬行机理研究

山坡风化表层碎石爬行运动是存在于自然界、受多种环境因素影响的一种地表缓慢地质变形现象。本文在介绍有关现场试验测量方法的基础上,通过对测量数据和实地观察结果的分析研究,初步描述了这一自然现象的运动机理和存在的运动形式,并提出了对这一自然现象进行可能的力学、数学模拟研究的初步设想和尝试。     

断层破碎带中的透镜体及透镜体力学效应初步研究

断层破碎带中的透镜体及透镜体力学效应研究在文献中不多见。但是许多断层尤其是扭性断层中的透镜体非常发育,这些透镜体往往控制断层破碎带的强度大小和变形破坏机理,是工程岩体中必须重视的工程地质力学问题。作者经研究认为:(1)透镜体类型多种;(2)透镜体周边一般具断层泥线或泥膜分布;(3)透镜体内具有节理裂隙系统;(4)透镜体周边可以当作结构面或软弱结构面看待;(5)透镜体本身可以作为一个复合结构体看待。在原位力学试验中也揭示了断层泥透镜体在原位剪切试验和单轴压缩试验中的若干力学行为,其表现是:(1)透镜体周边具有结构面力学效应;(2)断层泥透镜体控制着强度大小、变形破坏机理。     

力学所基础性研究新进展

力学所基础性研究新进展朱芙英中国科学院力学研究所,北京１０００８０在国家攀登计划,国家自然科学基金,中国科学院重大、重点项目等的支持下,中国科学院力学研究所在基础性研究方面取得多项重要的成果及进展．１在固体变形、损伤和破坏的非线性力学性质研究方面,形...      

应用真三维岩体建模仿真技术推进岩石力学教学改革

随着计算机技术的发展和研究项目最新成果的取得, 把岩体真三维建模仿真技术引入到岩石 力学教学改革与实践中, 挖掘教学资源潜力; 开展岩体结构、岩石变形与破坏过程的数值试 验, 再现许多物理实验所不能观察到的力学现象, 例如岩体的空间真三维结构、岩石破坏过 程块体滑落等, 从而使学生对岩石的变形与破坏过程有更加清晰的认识, 提高岩石力学实验 的教学质量.     

理论力学研究性教学新探索:刚体运动基点法公式与连续介质速度场分解

基础力学课程体系是现代工程教育的重要基础。理论力学作为力学课程体系的起点,提供了力学基本概念和原理。一方面,以离散体系(质点/刚体)为研究对象的理论力学与以连续体系(介质/变形微元体)为对象的连续介质力学,它们之间既存在密切联系又差异明显;另一方面,源于理论/经典力学的动力系统理论和非线性科学研究对应用力学学科产生了广泛影响。围绕这两个侧面,作者将在《理论力学研究性教学新探索》系列教研论文中阐释它们之间的联系。本篇探讨刚体运动基点法公式和连续介质速度场分解之间的关系,它们分别给出刚体模型和连续介质模型的速度分布规律,前者依赖刚体转动角速度矢量,而后者由速度梯度张量所刻画。本文将说明,两者存在对应理论关系,且刚体基点法公式是连续介质速度场分解的退化形式,即忽略变形效应。     

地质力学提出的一些力学问题

本文着重介绍在地质力学中提出的一些力学问题,说明它们和通常工程中力学问题的差别,提出一些需要我们力学工作者配合解决的新课题,最后对解决这些问题的方法也进行一个简单的讨论。     

各向异性粘弹性力学的本征化理论

在物体的异性子空间中研究了各向异性粘弹性力学,证明了对粘弹性介质,也存在运动方程及变形协调方程的本征特性,并由此得到相应的模态形式。再利用模态Maxwell本构方程,从而提出了一个各向异性粘弹性力学理论。它的优点是：（1）方程是标量型的,并且各阶之间彼此无关,方程的个数与物体的异性子空间个数相同;（2）无论物体的各向异性程度如何,其定解方程及应边界条件形式是统一、显式的;（3）对静力学问题,没有力法和位移法的区别,即在力学空间下,平衡方程和变形协调方程没有区别;（4）第一阶方程都有明确的物理意义,例如在各向同性下,1阶和2阶方程分别代表体积变形过程和剪切变形过程;（5）在力学空间下,粘弹性力学也存在类似弹性力学的应力势函数,并且它们是非人为确定的;（6）最终解是由各阶解模态叠加构成,适于工程上的近似计算。     

生物系统中的相变现象及其力学研究进展

近年来实验研究发现生物系统中存在着与金属类似的相变现象,因此该文探讨生物力学中一个新的研究方向: 生物系统中的相变力学.介绍3种发生在生物系统中的相变力学现象:DNA分子在拉伸作用下和噬菌体的尾鞘在噬菌体感染细菌的过程中所发生的两种相变力学现象,另外一种我们要着重介绍的是发生在细菌运动中的细菌鞭毛细丝的多相相变.涉及到的内容包括细菌鞭毛的组成结构以及细菌鞭毛细丝的相变在细菌运动中所起的作用、细菌鞭毛细丝的宏观和微观结构、相变机理以及相关的相变实验现象,描述细菌鞭毛细丝从左螺旋状态到右螺旋状态相变的一维Ginzburg-Landau相变理论模型.最后, 讨论一些在生物相变方面的心得体会.      

工程振动理论概述

工程振动理论是一门技术科学。它研究工程技术中发生的各种振动问题。它借助于数学、力学、实验和计算技术,探讨各种振动现象的机理,设法克服振动引起的消极因素,利用其积极因素,合理地解决各种工程问题。振动引起的消极方面有: 1.振动使结构物或机器产生大变形破坏或疲劳损坏。2.振动使机器或仪器丧失功能。3.振动产生强刺激,形成公害。     

论“岩体结构控制论”

经过长期实践和研究,作者于1984年提出岩体结构控制论是岩体力学的基础理论,并全面、系统地以岩体结构控制论为指导研究了岩体变形、岩体破坏及岩体力学性质的基本规律;提出岩体变形系山岩体材料变彤和岩体结构变形共同贡献的,岩体破坏系受岩体材料破坏和岩体结构破坏控制的;岩体力学性质不仅决定于岩体材料力学的性质,而且受控于岩体结构力学效应及环境因素力学效应。在此基础上,作者提出了岩体可以划分为连续介质、碎裂介质,块裂介质及板裂介质四种岩体力学介质,从而建立了完整的岩体结构力学理论体系。     

开挖过程的非线性理论分析

本文从岩土介质力学非线性和变形破坏过程自组织非线性的角度对开挖过程岩土体非线性行为进行了探讨。以此为依据,分析了岩土从微观破坏、滑移面形成、直至整体变形破坏全过程的自组织发生机理,在此基础上,建立了伴随开挖过程岩土体变形破坏的非线性动力学描述方程。     

黄土路堑边坡变形破坏机理的三轴试验研究

通过原状黄土的减压三轴压缩试验,研究了黄土边坡不同深度不同含水量土体的应力-应变关系,并与原状黄土的常规三轴试验结果进行了比较,发现减压三轴试验能合理地模拟和解释开挖卸荷作用下黄土边坡土体的变形与破坏过程。试验结果表明:坡脚开挖卸荷时,黄土边坡中浅层非饱和黄土易出现应变软化或塑性流动,强度较低,易产生较大变形,而深层饱和黄土仅在高围压下发生应变硬化,强度增加,在中低围压时均发生应变软化现象。分析认为黄土边坡特殊的工程地质条件,使得黄土边坡的特定部位在开挖卸荷作用下常形成了不利于土体稳定的含水量和围压组合,导致坡体特定部位的土体变形破坏,进而诱发边坡的变形破坏;开挖卸荷作用下黄土边坡变形破坏的力学机制应为蠕滑-压致拉裂或"牵引式滑坡"。     

金瓷双材料力学行为的现代光力学实验研究

金瓷修复体兼具金属强度及陶瓷美观的优点,在口腔医学上得到了广泛应用,但临床上时有发生脱瓷并且又多发生在界面处,针对这种情况,通过研究不同层厚比的金瓷修复体试件梁的界面力学行为,以分析其破坏机理。采用云纹干涉法和电子散斑法对界面具有缺陷形式的试件进行了实验研究。得到裂纹尖端及界面处的位移场,计算了界面断裂强度等参量,并给出了试件制备、实验方法。实验结果表明不同层厚比的试件以及不同界面缺陷形式的试件对抵抗破坏能力均有不同影响;现代光力学实验方法对研究具有小变形的双材料结构力学行为可行、有效。     

爆轰测试方法基础 (一)电测技术

爆炸过程所发生的物理,化学和力学现象是十分复杂的。它可以引起物质发生变形、流动、破坏、密度突变、升温、辐射、化学反应以致陔反应等一系列现象,使物质不仅处于通常的固、液、气三种状态,而且还将涉及到等离子态和超固态。 爆炸过程的研究具有深刻的理论意义和重要的实用意义,它是多学科性的研究工作,是建立在实验基础上的应用科学。因此,开展实验工作进行特性参数的测量具有重要的意义。     

应用数值试验方法，推进岩石力学实验的教学

 把岩石破坏过程分析数值模拟系统RFPA引入岩石力学实验课程的教学，进行岩石变形 与破裂过程的数值试验. 数值试验可以再现许多物理实验所不能观察到的力学现象(例如 岩石破裂过程中的应力场)，从而使学生对岩石的变形与破坏过程有更加清晰的认识，提高岩 石力学实验的教学质量.