岩石損傷理論(damage theory of rock)是指用損傷力掌研究岩石材料的力學行為的理論。岩體並非理想的連續介質，但也不是離散介質，岩體中有大量的微裂隙，屬於一種多孔隙介質。
基本介紹
- 中文名：岩石損傷理論
- 外文名：damage theory of rock
- 學科：水利工程
- 領域：工程技術
簡介,危害,階段,損傷的表現形式,特性,模型,
簡介
岩石損傷理論(damage theory of rock)是指用損傷力掌研究岩石材料的力學行為的理論。岩體並非理想的連續介質，但也不是離散介質，岩體中有大量的微裂隙，屬於一種多孔隙介質。
危害
岩體中微裂隙的發生、擴展和匯合、貫通，對岩體的力學性能都有明顯的影響，尤其在岩體破裂前後，其行為十分複雜，不僅不能用經典的彈性力學、塑性力學，甚至也無法用岩石斷裂理論進行分析。
階段
岩石中的微孔隙是在地質運動中生成的，岩石是一種自然損傷材料。從岩石單軸壓縮試驗可看出，其破壞全過程一般可分為5個階段：
①非線性壓密；
②線彈性；
③微裂紋穩定擴展；
④非線性變形破壞；
⑤殘餘強度。
損傷的表現形式
這說明岩石存在大量微孔隙、微裂紋，因而受載初期可能被壓密實，進而經過一段線彈性階段後，將發生明顯的非彈性變形，這是微孔隙、微裂紋壓密後重新張開和擴展, 並產生了新的微孔隙、微裂紋，以及微裂紋的摩擦滑移所致。微裂紋的擴展和匯集，最終將導致破裂。此外，還可看出岩石具有明顯的軟化效應和體積膨脹效應，但巨觀塑性效應十分微弱。
當岩體中裂隙尺寸遠小於岩體結構尺寸，可忽略不計時，岩體可近似看作各向同性或各向異性的連續體，從而可用連續損傷介質力學研究此類岩體。即可認為只有彈性損傷，損傷的主體在軸向，損傷演變可用應力、應變狀態的函式描述。
當岩體中裂隙尺寸相對較大、甚至有相當大規模的如節理，斷層等不連續面時，連續損傷模型已不能適用，而可以採用幾何損傷理論進行分析。在假定裂縫都是平面裂縫或節理面是平面以及岩體是由許多無損岩石塊所組成、裂縫存在於各岩石塊的邊界上、並沿著邊界、不會延伸到岩石塊內部的前提下，通過損傷張量的計算得到淨應力張量，再建立增量形式的損傷演變方程進行損傷計算。
特性
流變是岩石的重要力學特性之一，在岩石的流變過程中，不僅存在流變變形。也會引起損傷，即蟎變損傷。岩石的蠕變損傷是連續損傷，因而可用連續損傷理論及相應的損傷演變力程， 但必須反映蠕變的非線性過程及速率變化的影響，即蠕變的力學模型。
模型
分析岩石蠕變損傷可採用的蠕變力學模型有廣義開爾文( Kelvin) 模型、麥克斯韋 (Maxwell)模型、鮑格斯(Burgers) 模型、西原模型等，由這些模型都可進而建立相應的岩石蠕變損傷演變方程，並進行損傷計算(參見徐變力學)。
