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1 绪论1

1.1 研究背景及意义1

1.2 研究现状及不足2

1.2.1 岩石受载下的能量演化规律2

1.2.2 岩石能量耗散及释放的微细观响应6

1.2.3 岩石受载的能量耗散本构及灾变准则7

1.2.4 研究不足10

1.3 研究内容及方法10

1.3.1 研究内容10

1.3.2 研究方法与技术路线11

1.4 主要创新点11

2 岩石变形破坏过程中的能量转化作用13

2.1 引言13

2.2 岩石变形破坏过程中的能量种类13

2.3 岩石变形破坏和能量转化之间的关系17

2.3.1 岩石变形破坏中的能量转化17

2.3.2 能量转化性质与岩石变形破坏方式的关系19

2.4 岩石能量转化的微观机制及影响因素24

2.4.1 弹性能积聚的微观机制24

2.4.2 塑性能耗散的微观机制25

2.4.3 断裂表面能耗散的微观机制28

2.4.4 岩石能量转化的影响因素28

2.5 小结29

3 岩石变形破坏过程中的能量演化规律31

3.1 引言31

3.2 试验中的能量计算方法31

3.3 单轴加载下岩石能量演化试验及分析32

3.3.1 试验设备及方法32

3.3.2 试验岩样33

3.3.3 加载过程中能量演化规律34

3.4 岩石能量演化的加载速率效应39

3.4.1 试验概述39

3.4.2 岩石能量演化规律的加载速率效应39

3.4.3 讨论42

3.5 岩石能量演化的围压效应44

3.5.1 试验概述44

3.5.2 岩石能量演化规律的围压效应45

3.6 岩石能量演化的岩性效应53

3.6.1 试验概述53

3.6.2 岩石能量演化规律的岩性效应54

3.7 岩石能量演化的水环境效应58

3.7.1 试验概述58

3.7.2 岩石能量演化规律的水环境效应58

3.8 采动应力条件下岩石的能量演化分析61

3.8.1 三种典型的采动应力路径61

3.8.2 不同采动应力条件下的能量演化规律64

3.8.3 采动条件下能量演化路径探讨66

3.9 小结66

4 岩石能量演化的非线性特性69

4.1 引言69

4.2 岩石能量演化的数学描述69

4.3 岩石能量演化的稳定性分析72

4.4 岩石能量的自我抑制演化模型73

4.5 岩石能量演化的分叉和混沌特性78

4.5.1 混沌理论与Logistic系统78

4.5.2 分叉和混沌特性80

4.5.3 岩石能量演化混沌特性在失稳灾害中的体现82

4.6 小结82

5 岩石能量演化的细观特征84

5.1 引言84

5.2 岩石能量演化特征指标84

5.3 岩石能量特征与细观结构特征的关联85

5.3.1 基本思路86

5.3.2 基元平均强度的影响86

5.3.3 基元分布均匀性的影响89

5.3.4 细观特征尺度的影响92

5.3.5 岩石细观特征对能量耗散行为的影响95

5.4 岩石能量特征与裂隙特征的关联97

5.4.1 微裂纹密度的影响97

5.4.2 裂隙倾角的影响99

5.4.3 裂隙数目的影响102

5.4.4 裂隙间距的影响104

5.4.5 裂隙对岩石能量特征的影响107

5.5 岩石细观结构和裂隙分布影响能量特征的启示108

5.6 岩石能量特征与破断面分形特征的关联110

5.6.1 不同能量特征的岩样制备及试验设备111

5.6.2 能量特征与破断面分形特征的关联112

5.6.3 破断面特征形成机理的讨论116

5.7 岩石能量特征与微破裂演化特征的关联117

5.7.1 岩石能量特征与细观结构的关系118

5.7.2 岩石微破裂演化与细观结构的关系119

5.7.3 岩石能量特征与微破裂演化的关系119

5.8 岩石能量特征决定微破裂演化的启示125

5.9 小结126

6 结论与展望128

6.1 结论128

6.2 展望131

参考文献132

变量注释表148