[01806408]岩石破裂过程失稳理论及其工程应用

岩石在工程载荷或自然载荷作用下的破坏机理和破坏过程稳定性研究对于预测和控制岩石工程灾害具有重要的意义。岩石介质的非均匀、非连续性，其在外载荷作用下渐进破裂诱致突变的非线性，以及水、气(如瓦斯)、热等环境因素影响的特殊性等，决定了岩石破裂过程失稳及其工程诱发灾害问题的复杂性。因此，涉及自然和工程行为的岩石力学，必须在传统理论和方法上实现创造性的突破。东北大学唐春安教授等在国家自然科学基金(批准号：59525408，50374020，19472018，19002007)资助下，以矿业及岩石工程灾害为研究背景，从岩石工程灾害预测和控制研究的需要出发，从实验、理论分析和数值模拟方法研究等三个方面，系统地研究了岩石破裂过程失稳的基本理论。主要成果包括：1.在实验研究方面，突破了传统的刚性稳定加载理论的束缚，提出了在失稳加载条件下研究岩石破裂全过程的学术思想，通过自行设计的高频响非接触式位移测试系统，成功地获得了失稳条件下的岩石应力-应变全过程曲线。2.在理论方面，建立了描述非均匀岩石介质的细观统计损伤理论模型及其岩石破裂过程失稳的突变理论模型，推演了声发射时空分布规律与岩石介质非均匀性之间的关系，得到了有关岩石失稳特征、成因和前兆的系统性理论描述。3.在数值方法研究方面，突破了传统有限元方法在非均匀、非连续介质破裂过程分析中的局限性，建立了基于细观统计损伤力学的岩石破裂过程分析RFPA新方法。该项成果已在国内外30余所高校和研究机构得到应用，并同时在铁法煤业(集团)有限责任公司、神府东胜煤炭责任有限公司、抚顺矿业集团虎台煤业分公司、新汶矿业集团有限责任公司华丰煤矿、抚顺红透山铜矿、小浪底水利枢纽和广州地铁2号线工程实践中得到应用，为现场技术方案的提出奠定了基础，通过现场技术方案实施创造了可观的经济效益和重大的社会效益。在国内外多种学术刊物和会议上发表各类学术论文200余篇，其中有26篇被SCI收录，90多篇被EI收录，被引用200余次。国际知名的岩石力学专家C.Fairhurst教授(美国)、P.K.Kaiser教授(加拿大)以及J.A.Hudson教授(英国)等，都在公开出版物上对该项研究成果有过书面的赞扬性评价。