《高等岩石力学》课程教学资源（PPT课件）9 岩石力学研究新进展

9岩石力学研究新进展主要内容：1岩石力学问题的不确定性分析1岩石力学系统的智能分析方法1岩石细观力学研究1岩石断裂力学与损伤力学1岩石力学的分形研究1岩石力学中的耦合分析

主要内容： l 岩石力学问题的不确定性分析 l 岩石力学系统的智能分析方法 l 岩石细观力学研究 l 岩石断裂力学与损伤力学 l 岩石力学的分形研究 l 岩石力学中的耦合分析 9 岩石力学研究新进展

7.1岩石力学问题的不确定性分析7.1.1模糊数学分析方法1.合理确定影响因素及其隶属度隶属度与隶属函数若对论域（研究的范围）U中的任一元素x，都有一个数A(x[0，1]与之对应，则称A为U上的模糊集，A(x）称为x对A的属度。当x在U中变动时，A(x）就是一个函数，称为A的隶属函数。确定隶属度、隶属函数常用方法①直觉分析：②模糊统计，③模糊分布，④其他

7.1 岩石力学问题的不确定性分析 7.1.1 模糊数学分析方法 1 合理确定影响因素及其隶属度 隶属度与隶属函数 若对论域（研究的范围）U 中的任一元素 x，都有一个数A(x) [0，1]与之对应，则称A为U上的模糊集，A(x )称为x对A的隶 属度。当x在U中变动时，A( x)就是一个函数，称为A的隶属函 数。 确定隶属度、隶属函数常用方法 ①直觉分析；②模糊统计，③模糊分布，④其他

A(x)矩形分布x≤aA(x)0x>a梯形分布aXA(x)1xbbaX高斯分布↑A(x)1x≤aA(x)(x-a)x>a>baX

矩形分布 梯形分布 高斯分布 A(x) a x A(x) a b x A(x) a b x

2选择合理的模糊关系运算在岩石力学中一种典型的模糊数学方法就是模糊综合评判方法：①建立因素集：②计算模糊评价矩阵③建立权重集；④模糊综合评判。因素集X = [x1,X2, X3 .....Xn)评价集Y = (y1, y2, y3 ..... m}模糊向量（将每个因素的具体取值输入到属函数计算）Ri(x1) = (r11,r12, r13 .... 1m)

2 选择合理的模糊关系运算 在岩石力学中一种典型的模糊数学方法就是模糊综合 评判方法：①建立因素集；②计算模糊评价矩阵；③建立权 重集；④模糊综合评判。 因素集 评价集 模糊向量（将每个因素的具体取值输入到隶属函数计算）

模糊关系矩阵[Ri(x)][r11r12rimR2(x2)r21r2mr22R=r31r32r3mR3(x3)=.:：:Lrnirn2Inm[Rn(xn)因素权重向量nZ其中：A=-{a,a2,a...an])ai=1i=1B=A·R={b1,b2,b3.....bm)采用模糊贴近度方法判断所属等级

模糊关系矩阵 因素权重向量 A={a1 ,a2 ,a3.an} 其中： B=A·R={b1 ,b2 ,b3.bm} 采用模糊贴近度方法判断所属等级

2.灰色系统方法3.随机时间序列方法4.概率论与数理统计方法

2. 灰色系统方法 3. 随机时间序列方法 4. 概率论与数理统计方法

1裂隙岩体随机分析方法1.问题提出1岩体是由完整岩块、结构面和结构面内充填物构成，在相当大程度上，岩体的力学Scale行为主要受结构面的控制，因（A4sizedpaper)此，岩体是一种非连续的结构体。2岩体中结构面，无论是走向、倾向、倾角、迹长、张开度、粗糙度等几何参数，还是法向刚度、切向刚度、最大闭合度、节理墙强度等力学参数都具有随机性。能否建立一种分析方法，既能反映岩体非连续的结构属性，同时又能反映出结构面随机属性？

1 裂隙岩体随机分析方法 1. 问题提出 1 岩体是由完整岩块、结 构 面和结构面内充填物构成， 在相当大程度上，岩体的力学 行为主要受结构面的控制，因 此，岩体是一种非连续的结构 体。 2 岩体中结构面，无论是走向、倾向、倾角、迹长、张开度、 粗 糙度等几何参数，还是法向刚度、切向刚度、最大闭合度、节理 墙强度等力学参数都具有随机性。 能否建立一种分析方法，既能反映岩体非连续的结构属 性，同时又能反映出结构面随机属性？

1.2国内外情况裂隙岩体分析方法国内外有较多成果，概括起来有两大类：一是采用连续介质力学方法，如当量体法、有限元中的节理单元；位移等效

1.2 国内外情况 裂隙岩体分析方法国内外有较多成果，概括起来有两大类： 一是采用连续介质力学方法，如当量体法、有限元中的节理 单元； 位移等效

1985年日本0da，1986年Yoshinaca、Yamabe1993年Horri提出考虑节理效应的本构模型RVECRijkl其中：TCK,Fik

1985年日本Oda，1986年Yoshinaca、Yamabe， 1993年Horri提出考虑节理效应的本构模型 其中：

二是采用非连续体方法，将裂隙岩体视为由岩块和不连续面组合成的结构体系，如1971年Cundall提出离散单元法（包括平面UDEC及三维3DEC）1980年石根华提出的关键块（KEYBLOCK）理论，以及后来的非连续变形分析（Discontinuous DeformationAnalysisDDA)1990年北京大学殷有泉提出的刚体节理元法Itasca公司（CharlesFairhurst）的PFC2D、PFC3D在随机性方面，针对结构面分布和结构面几何、力学参数具有随机性，发展了统计岩体力学以及随机有限元方法

二是采用非连续体方法，将 裂隙岩体视为由岩块和不连续面 组合成的结构体系，如1971年 Cundall提出离散单元法（包括 平面UDEC及三维3DEC） 1980年石根华提出的关键块（KEY BLOCK）理论，以 及后来的非连续变形分析（Discontinuous Deformation Analysis DDA） 1990年北京大学殷有泉提出的刚体节理元法 Itasca公司（Charles Fairhurst）的PFC2D、PFC3D 在随机性方面，针对结构面分布和结构面几何、力学参 数具有随机性，发展了统计岩体力学以及随机有限元方法