岩石力学中的分形研究_谢和平

岩石力学,谢和平

我国工业企业中技术落后与管理落后的情况仍然相当普遍许多企业现行的是十分粗放的生产模式机构臃肿生产经营秩序混乱资源浪费严重人员素质低下方式落后的一个主要原因革的前提条件。。

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这是造成我国企业竞争力弱整个国家经济增长,,,,

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因此加强企业技术与管理的基础工作整肃生产经营秩序严格工作标准规范,、

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充分调动职工的积极性与主动精神与浪费懒惰愚昧腐败现象作坚决斗争是广大企业进行生产模式变

、

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这是十分艰巨而又非常紧迫的任务男,

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甘切初

193 8、

年

8

月生,

。

19

0年毕业于北京工业学院无线电工程系雷达设计专业 6、。

。

现任北京理工大学管

理与经济学院教授博士生导师院学术学位委员会主任近年来在国际国内学术刊物和会议上发表学术论文 5 0

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余篇独著和作为第一作者编著科技著作,、。

5

本

。

曾获五项省部级科技奖和教学成果将荣获北京市优秀教师称号,

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是中国优选法统筹法与经济教学研究会常务理事工业工程分会理事长国际信息处理联合会中国计算机辅助生,,

产管理专委会主席

岩石力学中的分形研究谢和平(

。

鞠

杨

中国矿业大学 )、、、

岩石是人们熟知的地质工程材料是由矿物晶粒胶结物质和大量各种不同阶次不规则分布的裂隙

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薄弱夹层等缺陷构成是一种成分和结构高度复杂的孔隙体,,、、。

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组成上岩石具有非均质非连续和不规则性;,、

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空间结构上岩石具有随机分布的多孔隙性类似于高刚度海绵体;物理力学性质上岩石呈现非弹性各向异性随机性时间效应和地质环境依赖性长期以来人们尝试用各种数学力学方法研究和描述岩石复杂的自然结构性状和物理力学性质提出了多种岩石力学分析和计算方法为解决实际工程中的岩石力学问题创造了条件。

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然而由于岩石复杂且极不规则的自然性状以及认知和描述方法的局限性传统的岩石力学方法在定量

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描述岩石组成结构缺陷的分布几何形态演化性质及其对岩石宏观力学行为的影响等方

面存在许多困难、、、

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导致与生产和建设过程中灾害性事故 (如岩体失稳岩爆顶板垮落地震等 )相关的一系列岩石力学问题得不到解决而这些灾害性事故往往造成巨大的人员和物质损失因此客观地认识掌握和科学地描述岩石自,。

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然组成和内部缺陷的几何和物理性状探索新理论新方法对于发展岩石力学理论有效地解决实际工程问题具有重要意义这已成为岩石力学工作者们的共识e本世纪 7 0年代 M n r a d lb o、

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t

创立分形几何学提出了一种定量研究和描述自然界中极不规则且看似无,。

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序的复杂结构现象或行为的新方法从此分形几何学广泛地应用于自然科学研究的各个领域。

0年代分 8,

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形几何学开始应用于岩石力学研究人们发现岩石力学领域中的分形现象相当普遍不仅岩石的自然结构性状缺陷几何形态分布以及地质结构产状断层几何形态分布都观察到分形特征或分形结构而且岩石体强度变形破断力学行为以及能量耗散也表现出分形特征,,、、

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这些研究与发现为运用分形与岩石力学相结合。

的方法定量描述岩石复杂的自然性状和物理力学性质提供了广阔前景基本假设探讨分形空间 (非,

目前岩石力学的分形研究已初步形成三个基本方向一是基于岩石自然结构可抽象地看成分形结构的,

e

c h de u

a n

空间 )中岩石力学研究的数学力学基础构造其基本的数学力学框、

,

架包括重新认识和建立分形空间中的物理力学量和物理力学定律;二是深人研究岩石力学中的分形现象,,,

;分形性质和分形机理重点揭示和定量描述岩石力学中的一些复杂物理力学行为的分形机理和形成过程三

是岩石力学分形研究的工程应用将研究成果应用于解决工程实际问题促进或实现复杂岩石力学问题的定量化精确化和可预测性、

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0

国家杰出青年科学基金国家教委跨世纪优秀人才专项基金煤炭九五重点科技攻关项目资助

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“

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215

岩石力学,谢和平

本文拟从这三个基本方面系统地回顾岩石力学分形研究的进展和取得的成果

并对未来发展趋势进行展望。

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一,

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岩石力学分形研究的数学力学基础E

众所周知传统岩石力学理论是建立在整数维,

i de c l u

a n

空间上的而岩石是一种高度复杂的孔隙体、、

,

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内部含有大量随机分布的不规则裂隙这些不规则裂隙的自然性状分布不规则界面以及孔隙结构呈现分形特征。。

对这样一种分形结构或分形物体传统的岩石力学理论仅能作近似或不完全描述有时甚至无能为,

,

,

力岩石力学的分形研究就是在分析岩石物理力学行为时考虑分形的效应和影响在分形空间中重新认识以Eu c

h de

a n

空间为基础的岩石力学的基本概念力学量定义和力学定律探索并建立适合描述岩石分形结构。

、

,

和分形行为的数学力学方法和基本理论为此需要研究①岩石力学分形研究的数学基础;②分形量测方法;:

;;③分形空间中物理力学量的定义和力学定律的表达形式及适用性④分形空间中的结构计算方法③具有分

形边界的岩石力学边值问题等等、

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目前已经在以下方面取得了进展

。

( )l空间测度和维数的基本概念几何意义运算法则和适用条件;(2 ) (3 ),

、

、

分形与分形空间的定义、

;,

;分形维数的定义计算和量测方法其中重点创立了粗糙表面分维的三维测量方法、

PC

M和分维计

算公式实现了直接量测粗糙表面的真实分维值 D〔条件。

2仁

,

3)

,

为分形表面或分形边界的力学分析创造了

(4 )自相似分形、

、

自仿射分形的定义和基本性质;、、

(5 )随机分形多重分形小波变换概念 (6 )

基本性质计算方法和相互关系:

、

;、

分形插值的基本理论与方法主要包括分形 F I、

S

吸引子原理分形插值 F I S的稳定性及唯一性问题;

、

分形插值曲面的基本原理分形插值曲面函数等;(7 )

分形空间中的力学量和力学定律主要包括分形空间中力学量和力学定律的概念和基本假设o;;、。

:

Be s

v o

l e空间与 S bo v;

空间中分形的迹定理分形边界和分形体所属空间及迹的定义塑性屈服面的分形表示形。

式损伤量的分形定义损伤律及本构关系的分形表达形式(8 )

分形

边界的边值条件和计算方法

二

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岩石力学中的分形现象性质和分形机理研究

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(一 )岩石孔隙介质及物理力学性质的分形研究

岩石基本性状之一是其内部赋含大量随机分布形 …… 此处隐藏：2508字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……