岩石力学-第八章01分析.ppt

* * 《岩石力学》 智能岩石力学的主要研究思路和内容 智能岩石力学研究概括起来可以包括3个方面： 基本理论研究； 基础技术、算法和工具的研究； 与岩石工程相结合的研究。 三者之间的关系下如图所示 * * 《岩石力学》 智能岩石力学研究的图示 * * 《岩石力学》 基本理论研究 基本理论研究方面主要探索面向岩石力学与工程问题的专家系统模型、神经网络模型、非线性科学方法、非线性系统力学方法、系统工程地质方法、开挖动态力学方法、岩体本构模型识别自适应方法、有限数据的推广方法、定性到定量的综合集成方法等。 基础技术研究 基础技术方面是根据理论研究的成果构造出的算法，开发出相应的集成智能软件与工具，神经网络材料模型、有限元软件、智能位移反分析工具、集成的智能化的数值分析工具等。 * * 《岩石力学》 智能岩石工程学研究 工程应用是要探讨如何将理论研究成果和开发的工具与具体的岩石工程问题结合的问题，例如如何进行岩石工程的稳定性分析、开挖工程的优化、岩爆与地质灾害的预测与智能识别和自适应控制等。 * * 《岩石力学》 智能岩石力学的未来发展趋势 鉴于强地震、高温、高压、强渗透压、化学腐蚀及其耦合对岩石力学问题的影响越来越复杂，智能岩石力学的发展，是要提出能高效地分析与识别这些复杂环境下岩石力学行为的具有智能分析方法、全耦合的智能模型和智能数值方法（如智能温度、水力、力学、化学耦合模型和分析方法），以及具有极强智能特征的非一对一映射的分析方法、多种方法的综合集成系统和模型、研究岩石损伤局部化过程的大规模精细仿真方法、多尺度岩石破坏过程的信息分形自相似性以及由小尺度信息预测大尺度信息的分形重构方法。 * * 《岩石力学》 智能岩石力学的未来发展趋势 基于Internet的方法可能是未来将要发展的一种方法。这里要研究的是全球范围内的分布式信息获取、动态及时处理方法，基于Internet的分布式计算模型等。 建立全球范围内科学家进行有效合作研究的Internet模型和遥控实验系统，开发虚拟实验设备，使得异地的科研人员能像本实验室的人员一样，可以实时地观察整个实验过程并得到结果。 《岩石力学》 《岩石力学》 * * 《岩石力学》 第八章 岩石力学研究新进展与新方法 岩石是一种经历并隐含了复杂的应力、变形及损伤历史的地质体； 其构造上呈现出高度的各向异性、非均质性和非连续性； 在力学性能上表现出强烈的非线性、非弹性和粘滞性； 岩石的强度与变形特性不仅依赖于当前的应力与变形状态，而且与应力历史、加载速率、含水量以及赋存状态等因素密切相关； 以连续介质力学为基础的确定性研究方法，使得岩石力学模型越来越复杂，在一定程度上影响了有关的实际应用。 * * 《岩石力学》 8.1岩石力学分形理论 概念 分形几何是研究数学领域和自然界中经典欧氏几何无法表述的极其复杂和不规则的几何形体与现象，并用分形维数定量刻画其复杂程度。 分形几何现已被广泛用于研究自然界中常见的、不稳定的、不规则的现象，即研究自然界中没有特征长度，而具有自相似性的形状和现象，如海岸线、山的起伏、河网水系、地震、湍流、凝集体、相变、动物血管系统、肺膜结构、气候的变化以及股市的变动、人口的分布、足球运动员的跑动路线等等。 * * 《岩石力学》 确定分形维数比较使用的方法：改变粗视化程度（尺寸）求分数维；根据测度关系求分数维；根据相关函数求分数维；根据分布函数求分数维；根据光谱求分数维。 分形主要是研究一些具有自相似性的不规则曲线，具有自平演化的不规则曲线，具有自平方性的分形变换和具有自仿射的分形集。 线性分形即具有自相似性的分形是分形几何的主要内容，线性分形的维数变化是连续的。 简单地说，自相似就是局部是整体按比例缩小的性质，也称尺度不变性或尺度无关性。 * * 《岩石力学》 分形岩石力学 定义在分形度量空间的岩石力学理论，是研究考虑自然分形效应的岩石介质变形破坏规律的力学理论。 第一层次（20世纪70~80年代），是对现象的描述，如对裂纹扩展路径、裂隙网络的分形计算，然后与一些物理量挂钩，得到一些关系并加以解释。 目前，分形岩石力学的研究已进入第二个层次，即对岩石分形的物理机制和演化规律的研究。 分形岩石力学不仅在理论上将岩石宏、细、微观理论研究统一在新的理论体系中，也将为解决岩石力学理论与工程实践中的难题创出新路。 * * 《岩石力学》 分形几何在岩石力学中的应用 岩石的分形断裂 微破裂的分形模型 * * 《岩石力学》 岩石破裂面的分形特征 岩石断裂面的分数维 * * 《岩石力学》 岩石断裂的分形分布 雁形裂纹系统的分形模型 * * 《岩石力学》 岩石碎屑的分形 断层泥