本书利用力学、物理学、协同学等的理论及方法研究了岩体动力变形与破坏的基本问题。这些问题包括岩体变形破坏的微观动力机理、岩体的强度理论、岩体的动力破坏规律及非平衡过程、岩体变形破坏的动力模型、爆炸波在岩体中的传播规律、岩体的构造层次及其成因、岩体的构造层次及其力学行为、应力波对于地下坑道的动力作用、深部巷道围岩变形的时间过程、微粒子对于固体的超深侵彻机理。本书对时间因素及岩体的构造层次因素对于岩体动力变形破坏的影响给予了特别的关注，并取得了许多独特的成果。

本书可供矿业工程、岩土工程、防护工程、地下工程、地球物理学、固体力学等专业的师生、科研工作者及工程师学习参考。

作　者：戚承志，钱七虎　著出 版 社：科学出版社

出版时间：2009-10-1

版　次：1

页　数：371

字　数：467000

印刷时间：2009-10-1

开　本：16开

纸　张：胶版纸

印　次：1I S B N：9787030257376

包　装：精装

前言

引言

参考文献

第1章 材料变形及损伤演化的微观物理动力机理

1.1 基于微观物理动力机理的变形及损伤演化的基本方程

1.2 不考虑损伤对转换概率影响时材料的变形及损伤

1.3 考虑损伤对转换概率影响时材料的变形及损伤

1.4 结论

参考文献

第2章 固体材料的强度理论及动力破坏的一些特性

2.1 经典的强度理论

2.2 双剪理论及统一强度理论

2.3 固体的统计强度理论

2.4 一些考虑时间及构造的强度理论

2.5 关于材料动力破坏的一些特性

2.6 总结

参考文献

第3章 关于剥离的非平衡动力过程及混合破坏准则

3.1 已有的一些破坏动力过程的研究

3.2 剥离破坏非平衡动力过程

3.3 剥离破坏的混合破坏准则

3.4 总结

参考文献

第4章 硬岩变形与破坏的动力模型

4.1 概述

4.2 硬岩破碎区的力学行为

4.3 坚硬岩体非破坏区的力学模型

4.3 总结

参考文献

第5章 半坚硬岩石的动力模型

5.1 概述

5.2 半坚硬孔隙介质的一种本构关系

5.3 半坚硬岩石的实用动力模型

5.4 总结

参考文献

第6章 岩石中爆炸波的传播及岩石的破坏规律

6.1 基本实验结果

6.2 自由表面对介质爆炸变形的影响

6.3 爆炸作用下岩石变形破坏区划的解析解

6.4 球面波在具有内摩擦的介质中的衰减规律

6.5 在具有硬化、内摩擦及膨胀的岩石中应力波的衰减

6.6 岩石强度的应变率依赖性对于应力波传播及岩石破坏的影响

6.7 岩石的力学性质对于岩石的变形与破坏的影响

6.8 总结

参考文献

第7章 材料变形及破坏的微细宏观层次

7.1 材料变形与破坏的微观水平

7.2 细观水平上的变形及破坏描述

7.3 变形与破坏的宏观水平

7.4 总结

参考文献

第8章 岩体的构造层次

8.1 概述

8.2 嵌入系数的物理实质

8.3 岩体的构造层次形成的外部原因

8.4 岩体构造层次形成的内在物理原因

8.5 不同的结构层次上岩体变形破坏的能量关系

8.6 地质体的构造层次变形破坏的动力特性及地震预报

8.7 岩体的非均匀构造模型及弹性波的衰减

8.8 总结

参考文献

第9章 固体构造层次及其力学行为

9.1 岩体的构造层次及其黏性

9.2 岩石等脆性材料动力强度依赖应变率的物理机制

9.3 动载作用下材料动力特性的结构方面的特性

9.4 岩体的平均破坏块体尺寸及块体尺寸分布

9.5 总结

参考文献

第10章 应力波对于地下坑道的动力作用

10.1 应力波对于坑道的作用

10.2 拟静法求解长应力波对于坑道衬砌的作用

10.3 岩体的动力特性及坑道震塌规律的实验及理论研究

10.4 作用于坑道上的动力载的实用计算方法

10.5 总结

参考文献

第11章 深部巷道围岩变形的时间过程

11.1 极限应力后的应力应变关系

11.2 基于弹塑性模型的巷道周围的应力状态

11.3 深部巷道围岩的流变

11.4 深部巷道岩体的分区破裂化现象

11.5 总结

参考文献

第12章 固体的受激状态及微粒子对于固体的超深侵彻

12.1 微粒子对于靶体的超深侵彻及其特点

12.2 微粒子对于靶体的超深侵彻机理的研究情况

12.3 微粒子超深侵彻机理的连续介质模型

12.4 超深侵彻微粒子阻力异常低的物理机理

12.5 结论

参考文献2100433B

岩体变形可分为材料变形型与结构变形型两类。材料变形型可细分为结构体弹性变形、结构体粘性变形、结构面闭合变形和结构面错动变形。结构变形可细分为结构体滚动变形、板裂体结构变形、结构面滑动变形、软弱夹层压缩和挤出变形。

岩体变形不仅与受力状态密切相关，而且受岩体结构控制。不同结构的岩体变形也不同。块裂结构岩体最主要的变形是沿结构面滑动；完整结构岩体的变形，主要是岩石材料变形及微裂隙闭合和少量的错动变形；板裂结构岩体的变形主要是结构变形，包括板柱横向弯曲和纵向缩短；碎裂结构岩体变形更为复杂，几乎包括所有的变形成分。

根据上述公式分析表明，无论是哪一种类型的岩体，有效应力原理是普遍适用的，岩体的变形破坏取决于有效应力，因而岩体内空隙水压力的变化必然对岩体的变形破坏产生影响。

引起岩体内空隙水压力变化的原因，可有以下三个方面。

⑴地下水补给排泄条件的变化引起的岩体内空隙水压力的变化，如特大降雨，洪水，持续干旱、人工抽水、注水或水库蓄水等，均能造成地下水位大幅度的变化，从而引起岩体内空隙水压力的增减。

这类变化往往具有区域性特征，所影响的范围和深度都可以很大。例如水库蓄水使地下水位抬升，根据卡布里耳坝的观测资料证明，由于岩体中空隙水压力增高，出现山体高度增高，两侧谷壁相互靠近的现象。而大面积的长期抽取地下水引起的地下水位的降低，会造成大范围内的地面沉降。一些巨型的崩滑体的发生，常常也与这类变化有关。水库蓄水和深井注水还可引起深部岩体破裂，造成水库地震。

一些研究表明，上述因素所造成的水位变动与岩体内空隙水压力变化之间总有一定的时差，且通常空隙水压力的变化总是滞后于气象、水文条件的改变。

⑵岩体受荷状态的变化引起的岩体内空隙水压力的变化

土力学中已指出，在加荷过程中，饱水的土体所承受的附加压力P是由水和颗粒骨架分别承担的。其中由水承受的压力称之为中性压力P_we。由颗粒骨架承受的那部分压力称之为有效压力P_s，这种由于附加压力引起的中性压力，它不同于由土体中静水压力造成的空隙水压力P_w0，称之为剩余空隙水压力或超空隙水压力（excess pore pressure），表示为：

P=P_we P_s 或P_we=P-P_s

超空隙水压力的出现，显然使土体的抗剪强度降低：

S=（σ_s-P_w）tanΦ c

当P_we=σ-P_w0时，抗剪强度几乎降为零，砂土类土和饱水敏感粘土可因此而发生液化。

超孔隙水压力可由P_we=P变化至P_we=0，它的变化速率与加荷速度、土体的透水性能，排水或封闭条件以及土体的压缩系数等有关，土力学中有关土体的渗透固结的理论同样也适用于较软弱破碎的岩体。

坚硬的裂隙岩体，由于透水性和排水条件均较土体为好，变形模量也远较土体为高，因而缓慢的加荷过程很难在岩体内形成具有实际意义的超空隙水压力。但是突发的规模较大的动荷载(如地震、人工爆破等)，则可因裂隙中的水来不及消散而造成瞬时的较高的超空隙水压力。因此，在分析地震或人工爆破对饱水岩体稳定性的影响时，必须考虑这一因素，尤其当裂隙中充有粘土等降低裂隙透水性能的物质时，这种影响更为明显。

⑶岩体变形破裂引起的岩体内空隙水压力的变化

岩体变形进入破裂阶段（尤其是进入不稳定破裂阶段）以后，破裂造成的扩容现象可引起空隙水压力发生显著变化。岩体所处环境不同，可表现为不同的变化机制。

①饱水封闭岩体在受力破坏过程中，扩容部位造成真空，使空隙水压力迅速降低，甚至变为负值，产生所谓岩体强度的“膨胀强化”现象。扩容停止以后，空隙水压力随着四周地下水的缓慢流入而部分回升。

②非封闭的、水进出较为畅通的岩体，也可由于迅速加荷造成的破裂扩容速度超过四周地下水流入扩容区的速度，而引起与前者相似的“膨胀强化”现象。不过区别在于一旦扩容速度减缓或停止，空隙水压力可迅速回升。

③当破裂扩容区与具有高水头的地表水体（如水库、湖泊等）直接连通，由于地表水迅速贯入，尔后又因出口排水不良而被堵塞，此时可产生“水击”，在突然出现的破裂面中造成惊人的高水头超空隙水压力。

现场岩体的变形主要受岩体中包含的各种地质界面即结构面的控制，另外岩体中的应力也对变形有重要影响。当岩体承载时，变形的大部分表现为结构面的闭合和沿结构面的滑动，坚硬岩块本身的变形仅占次要地位。因此岩体的应力－应变关系曲线也远较岩块复杂。据研究，在现场加载条件下，典型的岩体应力-变形曲线（即σ-W曲线）如图2所示。图中I线为应力和变形呈线性关系;Ⅱ线表明加载的前一阶段为裂隙闭合阶段，后一阶段可视为线性关系；Ⅲ线说明在压力作用下，岩体逐渐屈服；Ⅳ线与Ⅱ线相似；Ⅴ线与Ⅲ线相似；Ⅵ线表示在较小的应力作用下，岩体出现负变形，是其中封闭应力释放的结果。

岩体的卸载变形主要表现在开挖地下洞室时围岩的回弹和松动。在岩体中挖洞时，由于原来岩体的受力状态发生变化，巷道周围的岩体即围岩会产生回弹区（围岩应力释放所涉及的范围）和松动区（围岩松动所涉及的范围）（图3）。当其他条件相同时，地下工程的侧墙往往会形成塑性楔体，首先向内变形或破坏，进而危及整个围岩的稳定性。岩体在卸载作用下的变形规律目前仍研究得不够深透。对于地下工程，常在现场布置仪器观测围岩变形与时间的关系。