《岩石变形破坏过程中的能量演化机制》以试验和理论分析为主要研究手段，针对岩石变形破坏过程中的能量演化机制，从能量转化作用、能量演化及分配规律、能量演化的非线性特性、能量演化的细观特征等四个方面研究了岩石在受载过程中的能量行为。《岩石变形破坏过程中的能量演化机制》共分6章，第1章是绪论，主要对研究背景及意义、研究现状及不足、研究内容及方法进行了阐述；第2章归纳了岩石变形破坏中的能量种类，探讨了岩石变形破坏方式与能量转化间的关系；第3章主要利用试验手段获得了岩石受载过程中的能量演化及分配规律；第4章建立了岩石能量转化的自我抑制模型，并揭示了其分叉和混沌特性；第5章沟通了岩石细观几何及强度特征一能量演化特征一细观破裂特征的内在联系，探究了岩石能量演化的细观响应；第6章系统总结了研究成果，并对下一步工作进行了展望。
　　《岩石变形破坏过程中的能量演化机制》可供地质、采矿、岩土工程及相关领域的科研人员、工程技术人员、研究生和高年级本科生参考使用。

　　1  绪论
　　1．1  研究背景及意义
　　长期以来，对岩体进行变形破坏判别的依据是经典的黏弹塑性理论”，后来又发展了断裂与损伤力学，然而，受地质构造的影响，岩体是典型的非均匀非连续介质，孔隙、裂隙、节理、断层、夹杂等非连续构造大量充斥其中，基质内部细观结构也极不均匀C2j；不同应力状态和应力路径下岩石力学性质也有较大差异；岩体受静载和动载作用会产生完全不同的破坏方式；局部高应力和高应变使得岩体产生强度丧失，但并不一定导致其整体失稳破坏；这些岩石的自然属性和特殊性质给确定的力学分析和预测带来很大的困难，表现在工程实践上，即诸如岩爆、煤与瓦斯突出、围岩失稳甚至地震预测等还没有得到很好解决。
　　由热力学定律可知，物质破坏是能量驱动下的一种状态失稳现象L4）。实际上，在各种岩石工程中，对岩体的开采、扰动和改造总是伴随着能量的输人、积聚、耗散和释放，而受载岩石的变形破坏乃至支护加固过程即能量的转移和转化过程，以地下煤岩体为例，人为采掘及其所诱导的顶底板岩层运移向煤岩体输人能量，另外还可能受到热能、辐射能的影响，这些能量一部分会聚积在煤岩体内，转化为煤岩体的弹性变形能，并在其破坏吋释放出来，另一部分会导致煤岩破裂从而转化为破裂表面能、电磁辐射、红外辐射、声发射等能量耗散掉。因此，从能量角度研究岩石变形破坏规律，建立岩石破坏过程中的能量变化规律及其与变形破坏之间的联系，可能更具普适性，更接近岩石的变形破坏本质”，为对岩体力学行为的深入认识带来一种崭新的视角。
　　岩石变形破坏过程中的能量演化机制研究以能量演化作为变量，是一种较新的观点，尚未成体系，个人认为主要包括以下几方面：
　　①受载岩石的能量演化规律——主要分析岩石在各种复杂应力路径下不同的应力应变状态所对应的能量状态；不同赋存环境对其能量演化规律的影响；岩石微细观结构特征对能量演化规律的影响；各种地球物理响应与能量演化的关系等。
　　②岩石变形破坏形态与能量演化特征的关系——岩石变形破坏形态可大致分为3种，即渐进破坏、动态破坏和冲击破坏。
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1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状及不足
1.2.1 岩石受载下的能量演化规律
1.2.2 岩石能量耗散及释放的微细观响应
1.2.3 岩石受载的能量耗散本构及灾变准则
1.2.4 研究不足
1.3 研究内容及方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法与技术路线
1.4 主要创新点

2 岩石变形破坏过程中的能量转化作用
2.1 引言
2.2 岩石变形破坏过程中的能量种类
2.3 岩石变形破坏和能量转化之间的关系
2.3.1 岩石变形破坏中的能量转化
2.3.2 能量转化性质与岩石变形破坏方式的关系
2.4 岩石能量转化的微观机制及影响因素
2.4.1 弹性能积聚的微观机制
2.4.2 塑性能耗散的微观机制
2.4.3 断裂表面能耗散的微观机制
2.4.4 岩石能量转化的影响因素
2.5 小结

3 岩石变形破坏过程中的能量演化规律
3.1 引言
3.2 试验中的能量计算方法
3.3 单轴加载下岩石能量演化试验及分析
3.3.1 试验设备及方法
3.3.2 试验岩样
3.3.3 加载过程中能量演化规律
3.4 岩石能量演化的加载速率效应
3.4.1 试验概述
3.4.2 岩石能量演化规律的加载速率效应
3.4.3 讨论
3.5 岩石能量演化的围压效应
3.5.1 试验概述
3.5.2 岩石能量演化规律的围压效应
3.6 岩石能量演化的岩性效应
3.6.1 试验概述
3.6.2 岩石能量演化规律的岩性效应
3.7 岩石能量演化的水环境效应
3.7.1 试验概述
3.7.2 岩石能量演化规律的水环境效应
3.8 采动应力条件下岩石的能量演化分析
3.8.1 三种典型的采动应力路径
3.8.2 不同采动应力条件下的能量演化规律
3.8.3 采动条件下能量演化路径探讨
3.9 小结

4 岩石能量演化的非线性特性
4.1 引言
4.2 岩石能量演化的数学描述
4.3 岩石能量演化的稳定性分析
4.4 岩石能量的自我抑制演化模型
4.5 岩石能量演化的分叉和混沌特性
4.5.1 混沌理论与Logistic系统
4.5.2 分又和混沌特性
4.5.3 岩石能量演化混沌特性在失稳灾害中的体现
4.6 小结

5 岩石能量演化的细观特征
5.1 引言
5.2 岩石能量演化特征指标
5.3 岩石能量特征与细观结构特征的关联
5.3.1 基本思路
5.3.2 基元平均强度的影响
5.3.3 基元分布均匀性的影响
5.3.4 细观特征尺度的影响
5.3.5 岩石细观特征对能量耗散行为的影响
5.4 岩石能量特征与裂隙特征的关联
5.4.1 微裂纹密度的影响
5.4.2 裂隙倾角的影响
5.4.3 裂隙数目的影响
5.4.4 裂隙间距的影响
5.4.5 裂隙对岩石能量特征的影响
5.5 岩石细观结构和裂隙分布影响能量特征的启示
5.6 岩石能量特征与破断面分形特征的关联
5.6.1 不同能量特征的岩样制备及试验设备
5.6.2 能量特征与破断面分形特征的关联
5.6.3 破断面特征形成机理的讨论
5.7 岩石能量特征与微破裂演化特征的关联
5.7.1 岩石能量特征与细观结构的关系
5.7.2 岩石微破裂演化与细观结构的关系
5.7.3 岩石能量特征与微破裂演化的关系
5.8 岩石能量特征决定微破裂演化的启示
5.9 小结

6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献