岩石静动态本构关系及应用研究的任务书.docx

岩石静动态本构关系及应用研究的任务书
任务书
题目:岩石静动态本构关系及应用研究
目的和意义
岩石是地球表面最常见的矿物质之一，具有广泛的应用价值和科学研究意义。岩石的破坏对于自然灾害如地震、山体滑坡、水电工程及矿山透水、盾构开挖等工程造成巨大的危害，防治岩石破坏已成为一个急需解决的问题。因此，建立岩石的静动态本构关系及应用研究，对于深入了解岩石的力学性质和预测其力学行为具有重要的理论意义和实际应用价值。
研究内容和方向
1.岩石力学性质研究
岩石的力学性质是建立岩石静动态本构关系的基础。通过岩石的机械试验，获取岩石的力学参数，如弹性模量、泊松比、体积变形模量、抗拉、抗压、抗弯、剪切等力学性质。
2.岩石本构模型研究
岩石的静动态本构关系是岩石力学性质的数学表达式，是揭示岩石力学行为的重要工具。常见的岩石本构模型有弹性模型、粘塑性模型、本构参数随时间变化的粘弹性模型、本构参数随应变率变化的本构模型等。
3.岩石力学应用研究
岩石的静动态本构关系是解决岩石破坏问题的关键。例如，在地震工程、隧道掘进、开采矿山等工程中，岩石的本构关系可以用于预测岩石变形和破坏，并制定相应的防治措施。
4.数值分析研究
数值模拟是岩石力学研究的重要手段。基于岩石力学性质和静动态本构方程，设计适应性强、精度高的计算模型，进行岩石的数值模拟研究，对岩石破坏过程进行动态观测和预测。
研究方法和技术路线
1.实验室试验法：通过拉伸试验、压缩试验、剪切试验、弯曲试验等岩石机械性质试验，获取岩石的力学参数。
2.数值模拟法：使用于岩石动态响应的数值模拟软件，进行岩石的数值模拟研究，得到岩石的变形、裂纹扩展、剪切断裂等动态响应特征。
3.野外调查法：通过对岩石自然破坏地区的恢复线构造、岩体景观、断层发育、地下水、地表生态等情况进行调查和分析，建立岩石动态本构关系的理论基础。
4.分析解算法：使用数理方法，分析建立岩石力学本构模型的参数与实验数据之间的关系，获得最优化的本构参数。
研究进度和时间安排
第一阶段：岩石力学性质研究（3个月）
1.收集有代表性的岩石样本，进行拉伸试验、压缩试验、剪切试验和弯曲试验。
2.记录岩石的载荷、位移、应力应变等试验数据，计算岩石力学性质参数，包括弹性模量、泊松比、体积变形模量、抗拉、抗压、抗弯、剪切强度等。
第二阶段：岩石本构模型研究（6个月）
1.通过对已有的弹性模型、粘塑性模型、粘弹性模型和本构参数随应变率变化的本构模型进行研究，选定适用于岩石动态响应的本构模型。
2.计算岩石的本构参数，并与实验数据进行比对和分析。
第三阶段：岩石力学应用研究（6个月）
1.应用岩石本构模型，研究地震工程、隧道掘进、开采矿山等工程中岩石的力学行为。
2.设计相应的防治措施，以减少岩石破坏对工程造成的危害。
第四阶段：数值模拟研究（6个月）
1.使用适用于岩石动态响应的数值模拟软件对岩石的数值模拟研究进行实施。
2.设计适应性强、精度高的计算模型，并对岩石破坏过程进行动态观测和预测。
总结：
本研究拟对岩石静动态本构关系及应用研究，通过实验室试验法、数值模拟法、野外调查法及分析解算法，对岩石的力学性质和本构模型进行研究，以及对数值分析综合研究，各个方面均可很好地找出岩石破坏的原因及建立预测模型。