巖石變形破壞過(guò)程中的能量傳遞和耗散研究(原稿)

1、 摘要：巖石變形破壞經(jīng)常會(huì)致使一些較為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害或事故問(wèn)題，所以對(duì)巖石變形破壞過(guò)程機(jī)理進(jìn)行相關(guān)的研究是非常重要的，本文從能量這一角度出發(fā)，對(duì)巖石變形破壞過(guò)程之中的能量傳遞以及耗散進(jìn)行了相關(guān)的研究，其中主要包括巖石變形與破壞過(guò)程之中能量的類型、巖石變形破壞的過(guò)程階段，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)能量的耗散開(kāi)展了一定的實(shí)驗(yàn)研究，得到了巖石變形破壞過(guò)程之中能量轉(zhuǎn)變的相應(yīng)關(guān)系，希望可以給相關(guān)人士提供一定的借鑒。關(guān)鍵詞：巖石；變形破壞；能量傳遞；能量耗

2、散1.巖石變形破壞過(guò)程中的能量在巖石變形過(guò)程之中所產(chǎn)生的能量是和其具體的形變方式相互對(duì)應(yīng)的，形變方式不同常常會(huì)產(chǎn)生不同的能量，對(duì)應(yīng)關(guān)系比如說(shuō)：彈性形變常常會(huì)產(chǎn)生彈性勢(shì)能，塑性形變往往會(huì)產(chǎn)生塑性勢(shì)能；表面破壞往往會(huì)產(chǎn)生表面能、輻射能和動(dòng)能。就目前的研究發(fā)現(xiàn)，巖石變形破壞過(guò)程之中能夠產(chǎn)生這幾種能量，而且這些能量可以在巖石形變破壞中進(jìn)行數(shù)次轉(zhuǎn)換。在巖石最初接觸到外力的時(shí)候，巖石內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)一定的形變，在此情況下外部能量會(huì)通過(guò)彈性勢(shì)能的方式儲(chǔ)存到

3、巖石之中，而且彈性勢(shì)能能夠與相應(yīng)的力學(xué)理論結(jié)合起來(lái)進(jìn)行計(jì)算。彈性勢(shì)能是一種重要能量，其在巖石出現(xiàn)破壞問(wèn)題的情況下，會(huì)從巖石內(nèi)部釋放出，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成別的形式的能量。所以一般而言巖石在出現(xiàn)破壞后所釋放出的能量都是之前受到外力作用積累的彈性勢(shì)能，之后能量會(huì)在巖石形變的作用下產(chǎn)生了一定的影響。①壓密階段主要指的是在外力的影響下巖石內(nèi)部的縫隙空間會(huì)逐漸閉合，而外部能量會(huì)通過(guò)彈簧彈性勢(shì)能的方式在巖石內(nèi)部予以儲(chǔ)存下來(lái)，在后期巖石破壞后此能量會(huì)先轉(zhuǎn)換成其

4、他能量，然后予以釋放；②彈性階段主要指的是巖石在外力的影響作用之下出現(xiàn)彈性形變問(wèn)題，這一部分的能量轉(zhuǎn)變成巖石的彈性勢(shì)能，若這一范圍之中存在卸載的情況，其能量會(huì)適當(dāng)?shù)尼尫懦鰜?lái)，但這種能量的釋放通常不會(huì)對(duì)巖體產(chǎn)生什么具體的破壞影響；③巖石在彈性階段之后會(huì)逐漸的進(jìn)入到破壞穩(wěn)定發(fā)展階段，這一階段又被稱之為出現(xiàn)破裂階段，在此階段之中巖石內(nèi)部的裂紋會(huì)慢慢發(fā)展，之后會(huì)把外部能量轉(zhuǎn)變成輻射能、熱能、表面能以及彈性勢(shì)能等，在此過(guò)程之中彈性能仍會(huì)占據(jù)主要位

5、置；④在穩(wěn)定發(fā)展階段之后會(huì)進(jìn)入到不穩(wěn)定發(fā)展階段，在此階段之中巖石內(nèi)部裂紋在積累到一定程度后會(huì)出現(xiàn)質(zhì)的變化，在此階段彈性勢(shì)能會(huì)相對(duì)降低，轉(zhuǎn)變成表面能和輻射能，在此期間損傷耗能會(huì)占據(jù)很大的能量比例，因此應(yīng)該予以足夠的注意；⑤應(yīng)變軟化階段，在這一階段之中巖石內(nèi)部各空洞及細(xì)小裂縫會(huì)逐步匯集起來(lái)，然后出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破壞，在這種情況之下會(huì)致使巖石整體性遭到破壞，而且還會(huì)把前期通過(guò)外力轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)的在巖石內(nèi)部?jī)?chǔ)存起來(lái)的彈性勢(shì)能給釋放出來(lái)，轉(zhuǎn)變成輻射能、動(dòng)