巖石力學(xué)與工程巖石力學(xué)新理論與新方法課件

8巖石力學(xué)新理論與新方法巖石力學(xué)的特點(diǎn)巖石是一種經(jīng)歷并隱含了復(fù)雜的應(yīng)力、變形及損傷歷史的地質(zhì)體；其構(gòu)造上呈現(xiàn)出高度的各向異性、非均質(zhì)性和非連續(xù)性；在力學(xué)性能上表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線(xiàn)性、非彈性和粘滯性；12/16/202218巖石力學(xué)新理論與新方法巖石力學(xué)的特點(diǎn)12/14/2022112/16/20222巖石的強(qiáng)度與變形特性不僅依賴(lài)于當(dāng)前的應(yīng)力與變形狀態(tài)，而且與應(yīng)力歷史、加載速率、含水量以及賦存狀態(tài)等因素密切相關(guān)；以連續(xù)介質(zhì)力學(xué)為基礎(chǔ)的確定性研究方法，使得巖石力學(xué)模型越來(lái)越復(fù)雜，在一定程度上影響了有關(guān)的實(shí)際應(yīng)用。12/14/20222巖石的強(qiáng)度與變形特性不僅依賴(lài)于當(dāng)前的應(yīng)28.1分形巖石力學(xué)（1）分形概念1.分形幾何是由Mandelbrot（1983）發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新的數(shù)學(xué)分支，用來(lái)描述自然界不規(guī)則以及雜亂無(wú)章的現(xiàn)象和行為。分形幾何學(xué)主要概念是自相似性和分?jǐn)?shù)維數(shù)。2.Mandelbrot把分形定義為：如果一個(gè)集合的Hausdorff維數(shù)嚴(yán)格大于它的拓?fù)渚S數(shù)DT，則該集合為分形。這樣的維數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)，它是圖形不規(guī)則性的度量。12/16/202238.1分形巖石力學(xué)12/14/20223312/16/202243.在經(jīng)典幾何學(xué)中點(diǎn)是零維的，任何曲線(xiàn)是一維的，任何曲面和表面是二維的，任何連續(xù)的立體圖形是三維的，這種維數(shù)只取整數(shù)值，是拓?fù)鋵W(xué)意義下的維數(shù)，稱(chēng)為拓?fù)渚S數(shù)。4.分形的定義1）定義1：設(shè)集合FRn的Hausdorff維數(shù)是D。如果F的Hausdorff維數(shù)D嚴(yán)格大于它的拓?fù)渚S數(shù)DT，即DDT，我們稱(chēng)集合F為分形集,簡(jiǎn)稱(chēng)為分形.2）定義2：局部與整體以某種方式相似的形叫分形。12/14/202243.在經(jīng)典幾何學(xué)中點(diǎn)是零維的，任何曲線(xiàn)43）定義3：F是分形，如果F具有如下典型性質(zhì)：①F具有精細(xì)結(jié)構(gòu)，即有任意小比例的細(xì)節(jié)；②F具有不規(guī)則性，它的局部和整體都不能用傳統(tǒng)的幾何語(yǔ)言來(lái)描述；③F通常有某種自相似形式，可以是近似的或是統(tǒng)計(jì)的；④一般F的分形維數(shù)大于它的拓?fù)渚S數(shù)；⑤在大多數(shù)情況下，F(xiàn)可以用非常簡(jiǎn)單的方法定義，也可以由迭代產(chǎn)生。12/16/202253）定義3：F是分形，如果F具有如下典型性質(zhì)：12/14/2512/16/202264）定義4：分形就是比在經(jīng)典幾何考慮的集合更不規(guī)則的集合，這個(gè)集合無(wú)論被放大多少倍，越來(lái)越小的細(xì)節(jié)仍能看到。5.分形幾何現(xiàn)已被廣泛用于研究自然界中常見(jiàn)的、不穩(wěn)定的、不規(guī)則的現(xiàn)象，即研究自然界中沒(méi)有特征長(zhǎng)度，而具有自相似性的形狀和現(xiàn)象，如海岸線(xiàn)、山的起伏、河網(wǎng)水系、地震、湍流、凝集體、相變、動(dòng)物血管系統(tǒng)、肺膜結(jié)構(gòu)、氣候的變化以及股市的變動(dòng)、人口的分布、足球運(yùn)動(dòng)員的跑動(dòng)路線(xiàn)等等。12/14/202264）定義4：分形就是比在經(jīng)典幾何考慮的66.巖石材料作為億萬(wàn)年地質(zhì)演變的產(chǎn)物，具有大量自然形成的不同層次的孔隙、空洞和裂紋分布，可以抽象地看成高剛度的海綿體。對(duì)一個(gè)海綿立方體在歐氏空間看是三維，而在單向壓力作用下，由于海綿體的高度空隙性，可以壓扁在一個(gè)平面上，這時(shí)它的維數(shù)是二維。這種維數(shù)量綱的突變性說(shuō)明歐氏空間的整數(shù)維只是一個(gè)表觀(guān)維數(shù)。事實(shí)上，海綿體可以看成一個(gè)分形物體（如Mengor海綿體），它的維數(shù)是處于2和3之間。這說(shuō)明分形維數(shù)能刻畫(huà)海綿體這類(lèi)隨機(jī)分布孔隙體的幾何結(jié)構(gòu)本質(zhì)。12/16/202276.巖石材料作為億萬(wàn)年地質(zhì)演變的產(chǎn)物，具有大量自然形成的不同712/16/202287.確定分形維數(shù)的方法：改變粗視化程度（尺寸）求分?jǐn)?shù)維（尺碼法）；根據(jù)測(cè)度關(guān)系求分?jǐn)?shù)維（盒維數(shù)法也叫覆蓋法）；根據(jù)相關(guān)函數(shù)求分?jǐn)?shù)維；根據(jù)分布函數(shù)求分?jǐn)?shù)維；根據(jù)光譜求分?jǐn)?shù)維。8.分形主要是研究一些具有自相似性的不規(guī)則曲線(xiàn)，具有自平演化的不規(guī)則曲線(xiàn)，具有自平方性的分形變換和具有自仿射的分形集。12/14/202287.確定分形維數(shù)的方法：改變粗視化程度89.線(xiàn)性分形即具有自相似性的分形是分形幾何的主要內(nèi)容，線(xiàn)性分形的維數(shù)變化是連續(xù)的。10.簡(jiǎn)單地說(shuō)，自相似就是局部是整體按比例縮小的性質(zhì)，也稱(chēng)尺度不變性或尺度無(wú)關(guān)性。12/16/202299.線(xiàn)性分形即具有自相似性的分形是分形幾何的主要內(nèi)容，線(xiàn)性分9（2）經(jīng)典分形1.Contor集

2.Sierpinski集合

12/16/202210（2）經(jīng)典分形1.Contor集2.Sierpinsk103.Menger海綿12/16/2022113.Menger海綿12/14/20221111（3）分形巖石力學(xué)1.定義在分形度量空間的巖石力學(xué)理論，是研究考慮自然分形效應(yīng)的巖石介質(zhì)變形破壞規(guī)律的力學(xué)理論。2.第一層次（20世紀(jì)70～80年代），是對(duì)現(xiàn)象的描述，如對(duì)裂紋擴(kuò)展路徑、裂隙網(wǎng)絡(luò)的分形計(jì)算，然后與一些物理量掛鉤，得到一些關(guān)系并加以解釋。12/16/202212（3）分形巖石力學(xué)12/14/2022121212/16/2022133.目前，分形巖石力學(xué)的研究已進(jìn)入第二個(gè)層次，即對(duì)巖石分形的物理機(jī)制和演化規(guī)律的研究。4.分形巖石力學(xué)不僅在理論上將巖石宏、細(xì)、微觀(guān)理論研究統(tǒng)一在新的理論體系中，也將為解決巖石力學(xué)理論與工程實(shí)踐中的難題創(chuàng)出新路（即第三層次）。12/14/2022133.目前，分形巖石力學(xué)的研究已進(jìn)入第13（4）分形幾何在巖石力學(xué)中的應(yīng)用1.巖石的分形斷裂微破裂的分形模型12/16/202214（4）分形幾何在巖石力學(xué)中的應(yīng)用微破裂的分形模型12/14/142.巖石斷裂的分形剪切雁形裂紋系統(tǒng)的分形模型12/16/2022152.巖石斷裂的分形剪切雁形裂紋系統(tǒng)的分形模型12/14/20153.破碎塊度分布的分形

在巖石破碎過(guò)程中，產(chǎn)生不同尺寸的碎塊。隨著破碎塊度的逐漸減小，必然產(chǎn)生更多的新表面，因此需要耗散更多的能量。從某種意義上講，破碎過(guò)程也就是能量耗散過(guò)程。由于巖石破碎過(guò)程也是一個(gè)分形過(guò)程，可以建立一個(gè)分形破碎模型來(lái)分析破碎與能量耗散的關(guān)。

分形破碎模型12/16/2022163.破碎塊度分布的分形分形破碎模型12/14/202216164.巖石損傷過(guò)程中的分形描述巖石材料損傷演化的分形特征大理巖三點(diǎn)彎曲裂紋擴(kuò)展圖損傷區(qū)的分形維數(shù)的估計(jì)

12/16/2022174.巖石損傷過(guò)程中的分形描述大理巖三點(diǎn)彎曲裂紋擴(kuò)展圖損傷區(qū)的178.2巖石力學(xué)非連續(xù)變形分析（DDA）（1）概述1.不連續(xù)變形分析是在假定位移模式下，由彈性理論位移變分法建立總體平衡方程式，通過(guò)施加或去掉塊體界面剛硬彈簧，使得塊體單元界面之間不存在嵌入和張拉現(xiàn)象，由此來(lái)滿(mǎn)足位移邊界條件。12/16/2022188.2巖石力學(xué)非連續(xù)變形分析（DDA）12/14/20221812/16/2022192.石根華博士總結(jié)了DDA法的五大特性：1）完備的塊體運(yùn)動(dòng)學(xué)理論及其數(shù)值實(shí)現(xiàn)；2）完善的一階位移近似；3）嚴(yán)格的平衡假設(shè)；4）正確的能量耗散；4）高效的計(jì)算效率；3.雖然DDA的正分析方法看起來(lái)像離散元法，但是DDA的分析過(guò)程更接近有限元法。12/14/2022192.石根華博士總結(jié)了DDA法的五大特194.DDA與有限元法(FEM)的不同之處是：1）單元界面之間的變形是可以不連續(xù)的；2）單元形狀可以是任意的凸形、凹形或組合多邊形；單元之間的接觸不一定要求角點(diǎn)與角點(diǎn)的接觸；3）未知數(shù)是所有塊體自由度的總和。5.盡管離散元法(DEM)和不連續(xù)變形分析(DDA)都能模擬相互作用離散塊體的復(fù)雜本構(gòu)性質(zhì)，但兩者在理論上是不相同的。其不同之處在于：DDA是一種位移方法，而離散元法是一種力法。12/16/2022204.DDA與有限元法(FEM)的不同之處是：12/14/220（2）DDA理論概要1.非連續(xù)變形分析是一種模擬巖體在不連續(xù)情況下產(chǎn)生的大變形和大位移的數(shù)值計(jì)算方法。2.它以位移作為未知量，結(jié)合剛度、質(zhì)量和荷載子矩陣，根據(jù)總勢(shì)能最小化原理建立平衡方程式，通過(guò)求解結(jié)構(gòu)矩陣的方法來(lái)分析塊體系統(tǒng)的力和位移的相互關(guān)系，其時(shí)間步可用于靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。12/16/202221（2）DDA理論概要12/14/2022212112/16/2022223.在分析塊體的運(yùn)動(dòng)中，它比有限元和離散元的應(yīng)用范圍更廣闊，集兩者之長(zhǎng)，允許各個(gè)塊體有位移、變形和應(yīng)變，允許整個(gè)塊體系統(tǒng)存在滑動(dòng)，允許塊體界面間的滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、張開(kāi)或閉合；4.它在塊體的劃分方面較有限元和離散元更為靈活，單元形狀可以是任意的凸邊形或凹邊形，還可以是帶孔的多接點(diǎn)的多邊形，塊體網(wǎng)格不要求塊體頂點(diǎn)與另一塊體頂點(diǎn)相接觸；12/14/2022223.在分析塊體的運(yùn)動(dòng)中，它比有限元和225.它的位移和變形模式與有限單元法中結(jié)構(gòu)矩陣分析相同；6.它在分析塊體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)、塊體間的接觸以及嵌入等方面都是有限元或離散元不可及的。（3）DDA基本思路1.以天然存在的不連續(xù)面（如節(jié)理、斷層）切割巖體，形成單個(gè)塊體單元。單元的形狀可以是任意多面體，塊體之間的接觸可以是面、邊、角三者任意組合而成的六種形式之一。12/16/2022235.它的位移和變形模式與有限單元法中結(jié)構(gòu)矩陣分析相同；12/232.以12個(gè)塊體位移變量()來(lái)表示塊體內(nèi)任意一點(diǎn)的位移和變形特征，具有普遍的物理意義和直觀(guān)簡(jiǎn)潔性。3.DDA法采用與有限元法相似的位移模式，采用全一階多項(xiàng)式近似或高階多項(xiàng)式近似，視問(wèn)題的復(fù)雜性而定。4.塊體滿(mǎn)足平衡方程，塊體接觸面上采取合適的摩擦方式來(lái)消耗能量。塊體間嚴(yán)格遵守不侵入和不承受拉伸力的要求。12/16/2022242.以12個(gè)塊體位移變量(2412/16/2022255.通過(guò)塊體間的接觸和位移約束，將單個(gè)塊體有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)塊體系統(tǒng)。在勢(shì)能最小原理的條件下，建立單個(gè)塊體的單元?jiǎng)偠染仃囈约皦K體系統(tǒng)的總體剛度矩陣。6.按不同的要求，反復(fù)形成和求解總體剛度矩陣，最后求得每個(gè)塊體和整個(gè)塊體系統(tǒng)的位移變形。12/14/2022255.通過(guò)塊體間的接觸和位移約束，將單25（4）展望1.非連續(xù)變形分析方法是以非連續(xù)體理論為基礎(chǔ)的一種新的數(shù)值方法。它適用于節(jié)理（裂隙）巖體的靜力和動(dòng)力計(jì)算，對(duì)巖石邊坡工程、巖石地下工程和基礎(chǔ)工程等都有很好的應(yīng)用前景。2.通過(guò)對(duì)DDA理論的深入研究，必將促進(jìn)該方法在巖石力學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，從而推動(dòng)巖石力學(xué)的發(fā)展。

12/16/202226（4）展望12/14/202226268.3巖石損傷力學(xué)（1）概述1.損傷是指在各種加載條件下，材料內(nèi)凝聚力的漸進(jìn)性減弱，并導(dǎo)致體積單元破壞的現(xiàn)象。損傷并不是一種獨(dú)立的物理性質(zhì)，它是作為一種“劣化因素”被結(jié)合到彈性、粘性、粘彈性介質(zhì)中去的。2.損傷力學(xué)的基本思想材料在外界的作用下，由于內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展而劣化，且此過(guò)程是不可逆的。材料的破壞過(guò)程就是這種劣化的累計(jì)過(guò)程，當(dāng)累積至一定程度后材料就產(chǎn)生宏觀(guān)裂紋，致使材料破壞。12/16/2022278.3巖石損傷力學(xué)12/14/202227273.損傷力學(xué)是把各種缺陷（損傷）的材料籠統(tǒng)地看成含有“微損傷場(chǎng)”的連續(xù)體來(lái)進(jìn)行描述和分析的力學(xué)。目前損傷力學(xué)理論的發(fā)展正處于一個(gè)興旺發(fā)達(dá)的百家爭(zhēng)鳴階段，各國(guó)學(xué)者都有各自的研究方法和見(jiàn)解。也就在這種理論爭(zhēng)鳴中，損傷力學(xué)被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際，解釋了若干材料損傷和破壞現(xiàn)象。12/16/2022283.損傷力學(xué)12/14/2022282812/16/2022294.在巖體內(nèi)修建各種類(lèi)型的巖石工程，如隧道、地下電站，以及大壩與橋梁基礎(chǔ)等可能會(huì)引起初始損傷的擴(kuò)展演化，甚至引發(fā)新的損傷。5.考慮裂隙的大小、方位、數(shù)目及分布情況，引用連續(xù)損傷力學(xué)原理并結(jié)合巖石的力學(xué)性質(zhì)可以解決目前一些巖石工程問(wèn)題。12/14/2022294.在巖體內(nèi)修建各種類(lèi)型的巖石工程，29（2）巖石損傷力學(xué)的研究?jī)?nèi)容1.若干概念1）損傷力學(xué)的概念起源于Kachanov（1958）在研究材料蠕變斷裂時(shí)引用的“連續(xù)性因子”和“損傷因子”的概念。如圖所示的簡(jiǎn)單拉伸試件，其原始橫截面積為A0，由于某種原因產(chǎn)生損傷后的瞬時(shí)表觀(guān)面積為A，此時(shí)橫截面積上出現(xiàn)孔隙的總面積為AD，試件實(shí)際承載面積為Aef，則：12/16/202230（2）巖石損傷力學(xué)的研究?jī)?nèi)容12/14/2022303012/16/2022313）損傷因子2）連續(xù)性因子12/14/2022313）損傷因子2）連續(xù)性因子314）Kachanov（1958）定義連續(xù)性損傷因子時(shí)，并沒(méi)有明確地把解釋為面積比，只把它說(shuō)成代表某種“損傷”。但是為了對(duì)損傷變量進(jìn)行物理測(cè)量，必須找出它同某些可測(cè)物理量之間的聯(lián)系，可到目前為止，如何定義損傷變量、解釋損傷變量和進(jìn)行損傷變量的測(cè)定，一直是損傷力學(xué)學(xué)科中最有爭(zhēng)議的問(wèn)題之一。12/16/2022324）Kachanov（1958）定義連續(xù)性損傷因子時(shí)，并32（2）脆性損傷的基本假定1.巖體是由基體（無(wú)裂紋部分）和損傷體（微裂紋部分）兩部分組成的；2.巖體的基體為各向同性的彈性介質(zhì)；3.巖體的損傷體為無(wú)屈服強(qiáng)度的剛塑性體；4.彈性變形不會(huì)引起巖體的損傷；5.凈水壓力不會(huì)引起巖體的損傷；6.巖體中的基體及損傷部分的變形是協(xié)調(diào)的（即它們的應(yīng)變是相等的）。12/16/202233（2）脆性損傷的基本假定12/14/20223333（3）有效應(yīng)力概念在單軸拉伸下

式中， ——有效應(yīng)力，相當(dāng)于無(wú)損傷截面上的應(yīng)力； ——凈應(yīng)力； ——損傷變量； ——受載試件斷面的實(shí)際面積與表觀(guān)面積的比值； ——軸向壓（拉）力； ——無(wú)損傷截面面積；12/16/202234（3）有效應(yīng)力概念12/14/20223434（4）應(yīng)變等效原理1.損傷材料在有效應(yīng)力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變與同種材料無(wú)損時(shí)發(fā)生的應(yīng)變等效。2.根據(jù)這一原理，受損巖石的本構(gòu)關(guān)系可以通過(guò)無(wú)損巖石的本構(gòu)關(guān)系得到，只要將應(yīng)力換為有效應(yīng)力即可。12/16/202235（4）應(yīng)變等效原理12/14/20223535（5）Betti能量互易定理

多裂紋各向異性的固體等效彈性應(yīng)變能等于相應(yīng)無(wú)裂紋各向同性固體的應(yīng)變能與固體中多裂紋產(chǎn)生的附加應(yīng)變能之和。（6）損傷具有不可逆性損傷狀態(tài)方程滿(mǎn)足不可逆過(guò)程的約束條件和基本定律。12/16/202236（5）Betti能量互易定理12/14/20223636（7）研究方法1.微觀(guān)方法（材料學(xué)——金屬物理學(xué)方法）；2.細(xì)觀(guān)方法（統(tǒng)計(jì)學(xué)方法）；3.宏觀(guān)方法（唯象學(xué)方法）；4.宏、細(xì)、微觀(guān)相結(jié)合的研究方法。12/16/202237（7）研究方法12/14/20223737（8）損傷變量及其確定1.微觀(guān)量度 孔洞的數(shù)目、長(zhǎng)度、面積以及體積等； 孔洞的幾何形狀、排列與方向，及由此確定的有效面積。2.宏觀(guān)量度 彈性常數(shù)、應(yīng)力與應(yīng)變大??； 屈服應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度； 長(zhǎng)期強(qiáng)度、蠕變破壞時(shí)間； 伸長(zhǎng)度； 密度、容重； 電阻、超聲波速與聲發(fā)射。12/16/202238（8）損傷變量及其確定12/14/202238388.4智能巖石力學(xué)（1）智能巖石力學(xué)的由來(lái)1.許多巖石力學(xué)問(wèn)題都是可用的數(shù)據(jù)十分有限，問(wèn)題的特征和內(nèi)在規(guī)律有些或多或少的清楚，有些根本無(wú)法弄清楚。這兩個(gè)方面的問(wèn)題已成為巖石力學(xué)數(shù)值模擬的瓶頸問(wèn)題。2.由于地質(zhì)數(shù)據(jù)和巖體性能中存在不確定性，模型(本構(gòu)關(guān)系、判據(jù))和力學(xué)參數(shù)的選取、模型結(jié)果的解釋等本身需要人的判斷和模型使用者的經(jīng)驗(yàn)，因此很難給建模者提供設(shè)計(jì)需要的一個(gè)完整的數(shù)據(jù)集。12/16/2022398.4智能巖石力學(xué)12/14/2022393912/16/2022403.所以，即使是做了大量的計(jì)算之后，許多工程的決策仍然依賴(lài)于工程師的經(jīng)驗(yàn)。4.為了突破“數(shù)據(jù)有限”和“變形破壞機(jī)理理解不清”的瓶頸，研究者在智能科學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)理論的基礎(chǔ)上，提出了智能巖石力學(xué)。（2）智能巖石力學(xué)及其特征1.智能巖石力學(xué)及其研究方法12/14/2022403.所以，即使是做了大量的計(jì)算之后，402.智能巖石力學(xué)是應(yīng)用人工智能的思想，研究智能化的力學(xué)分析與計(jì)算模型，研制具有感知、推理學(xué)習(xí)、聯(lián)想、決策等思維活動(dòng)的計(jì)算機(jī)綜合集成智能系統(tǒng)。3.智能巖石力學(xué)是將人工智能專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)、非線(xiàn)性科學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)的思想與巖體力學(xué)進(jìn)行交叉和綜合而發(fā)展起來(lái)的一種新的學(xué)科分支。因此，它是一個(gè)多學(xué)科交叉的綜合體系。4.智能巖石力學(xué)的研究方法采用自學(xué)習(xí)、非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)處理、演化識(shí)別、分布式表達(dá)等非一對(duì)一的映射研究方法以及多方法的綜合集成研究模式。

12/16/2022412.智能巖石力學(xué)是應(yīng)用人工智能的思想，研究智能化的力學(xué)分析與41（3）智能巖石力學(xué)與傳統(tǒng)巖石力學(xué)的區(qū)別與聯(lián)系

12/16/202242（3）智能巖石力學(xué)與傳統(tǒng)巖石力學(xué)的區(qū)別與聯(lián)系12/14/24212/16/20224312/14/2022434312/16/20224412/14/2022444412/16/20224512/14/2022454512/16/20224612/14/20224646（4）智能巖石力學(xué)的主要研究思路和內(nèi)容1.智能巖石力學(xué)研究概括起來(lái)可以包括3個(gè)方面：1）基本理論研究；2）基礎(chǔ)技術(shù)、算法和工具的研究；3）與巖石工程相結(jié)合的研究。2.三者之間的關(guān)系下如圖所示12/16/202247（4）智能巖石力學(xué)的主要研究思路和內(nèi)容12/14/2022447智能巖石力學(xué)研究的圖示12/16/202248智能巖石力學(xué)研究的圖示12/14/202248483.基本理論研究

基本理論研究方面主要探索面向巖石力學(xué)與工程問(wèn)題的專(zhuān)家系統(tǒng)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、非線(xiàn)性科學(xué)方法、非線(xiàn)性系統(tǒng)力學(xué)方法、系統(tǒng)工程地質(zhì)方法、開(kāi)挖動(dòng)態(tài)力學(xué)方法、巖體本構(gòu)模型識(shí)別自適應(yīng)方法、有限數(shù)據(jù)的推廣方法、定性到定量的綜合集成方法等。4.基礎(chǔ)技術(shù)研究

基礎(chǔ)技術(shù)方面是根據(jù)理論研究的成果構(gòu)造出的算法，開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的集成智能軟件與工具，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)材料模型、有限元軟件、智能位移反分析工具、集成的智能化的數(shù)值分析工具等。12/16/2022493.基本理論研究12/14/202249495.智能巖石工程學(xué)研究

工程應(yīng)用是要探討如何將理論研究成果和開(kāi)發(fā)的工具與具體的巖石工程問(wèn)題結(jié)合的問(wèn)題，例如如何進(jìn)行巖石工程的穩(wěn)定性分析、開(kāi)挖工程的優(yōu)化、巖爆與地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)與智能識(shí)別和自適應(yīng)控制等。12/16/2022505.智能巖石工程學(xué)研究12/14/20225050（5）智能巖石力學(xué)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1.鑒于強(qiáng)地震、高溫、高壓、強(qiáng)滲透壓、化學(xué)腐蝕及其耦合對(duì)巖石力學(xué)問(wèn)題的影響越來(lái)越復(fù)雜，智能巖石力學(xué)的發(fā)展，是要提出能高效地分析與識(shí)別這些復(fù)雜環(huán)境下巖石力學(xué)行為的具有智能分析方法、全耦合的智能模型和智能數(shù)值方法（如智能溫度、水力、力學(xué)、化學(xué)耦合模型和分析方法），以及具有極強(qiáng)智能特征的非一對(duì)一映射的分析方法、多種方法的綜合集成系統(tǒng)和模型、研究巖石損傷局部化過(guò)程的大規(guī)模精細(xì)仿真方法、多尺度巖石破壞過(guò)程的信息分形自相似性以及由小尺度信息預(yù)測(cè)大尺度信息的分形重構(gòu)方法。12/16/202251（5）智能巖石力學(xué)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)12/14/202251512.基于Internet的方法可能是未來(lái)將要發(fā)展的一種方法。這里要研究的是全球范圍內(nèi)的分布式信息獲取、動(dòng)態(tài)及時(shí)處理方法，基于Internet的分布式計(jì)算模型等。3.建立全球范圍內(nèi)科學(xué)家進(jìn)行有效合作研究的Internet模型和遙控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使得異地的科研人員能像本實(shí)驗(yàn)室的人員一樣，可以實(shí)時(shí)地觀(guān)察整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程并得到結(jié)果。12/16/2022522.基于Internet的方法可能是未來(lái)將要發(fā)展的一種方法。52演講完畢，謝謝觀(guān)看！演講完畢，謝謝觀(guān)看！538巖石力學(xué)新理論與新方法巖石力學(xué)的特點(diǎn)巖石是一種經(jīng)歷并隱含了復(fù)雜的應(yīng)力、變形及損傷歷史的地質(zhì)體；其構(gòu)造上呈現(xiàn)出高度的各向異性、非均質(zhì)性和非連續(xù)性；在力學(xué)性能上表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線(xiàn)性、非彈性和粘滯性；12/16/2022548巖石力學(xué)新理論與新方法巖石力學(xué)的特點(diǎn)12/14/20225412/16/202255巖石的強(qiáng)度與變形特性不僅依賴(lài)于當(dāng)前的應(yīng)力與變形狀態(tài)，而且與應(yīng)力歷史、加載速率、含水量以及賦存狀態(tài)等因素密切相關(guān)；以連續(xù)介質(zhì)力學(xué)為基礎(chǔ)的確定性研究方法，使得巖石力學(xué)模型越來(lái)越復(fù)雜，在一定程度上影響了有關(guān)的實(shí)際應(yīng)用。12/14/20222巖石的強(qiáng)度與變形特性不僅依賴(lài)于當(dāng)前的應(yīng)558.1分形巖石力學(xué)（1）分形概念1.分形幾何是由Mandelbrot（1983）發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新的數(shù)學(xué)分支，用來(lái)描述自然界不規(guī)則以及雜亂無(wú)章的現(xiàn)象和行為。分形幾何學(xué)主要概念是自相似性和分?jǐn)?shù)維數(shù)。2.Mandelbrot把分形定義為：如果一個(gè)集合的Hausdorff維數(shù)嚴(yán)格大于它的拓?fù)渚S數(shù)DT，則該集合為分形。這樣的維數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)，它是圖形不規(guī)則性的度量。12/16/2022568.1分形巖石力學(xué)12/14/202235612/16/2022573.在經(jīng)典幾何學(xué)中點(diǎn)是零維的，任何曲線(xiàn)是一維的，任何曲面和表面是二維的，任何連續(xù)的立體圖形是三維的，這種維數(shù)只取整數(shù)值，是拓?fù)鋵W(xué)意義下的維數(shù)，稱(chēng)為拓?fù)渚S數(shù)。4.分形的定義1）定義1：設(shè)集合FRn的Hausdorff維數(shù)是D。如果F的Hausdorff維數(shù)D嚴(yán)格大于它的拓?fù)渚S數(shù)DT，即DDT，我們稱(chēng)集合F為分形集,簡(jiǎn)稱(chēng)為分形.2）定義2：局部與整體以某種方式相似的形叫分形。12/14/202243.在經(jīng)典幾何學(xué)中點(diǎn)是零維的，任何曲線(xiàn)573）定義3：F是分形，如果F具有如下典型性質(zhì)：①F具有精細(xì)結(jié)構(gòu)，即有任意小比例的細(xì)節(jié)；②F具有不規(guī)則性，它的局部和整體都不能用傳統(tǒng)的幾何語(yǔ)言來(lái)描述；③F通常有某種自相似形式，可以是近似的或是統(tǒng)計(jì)的；④一般F的分形維數(shù)大于它的拓?fù)渚S數(shù)；⑤在大多數(shù)情況下，F(xiàn)可以用非常簡(jiǎn)單的方法定義，也可以由迭代產(chǎn)生。12/16/2022583）定義3：F是分形，如果F具有如下典型性質(zhì)：12/14/25812/16/2022594）定義4：分形就是比在經(jīng)典幾何考慮的集合更不規(guī)則的集合，這個(gè)集合無(wú)論被放大多少倍，越來(lái)越小的細(xì)節(jié)仍能看到。5.分形幾何現(xiàn)已被廣泛用于研究自然界中常見(jiàn)的、不穩(wěn)定的、不規(guī)則的現(xiàn)象，即研究自然界中沒(méi)有特征長(zhǎng)度，而具有自相似性的形狀和現(xiàn)象，如海岸線(xiàn)、山的起伏、河網(wǎng)水系、地震、湍流、凝集體、相變、動(dòng)物血管系統(tǒng)、肺膜結(jié)構(gòu)、氣候的變化以及股市的變動(dòng)、人口的分布、足球運(yùn)動(dòng)員的跑動(dòng)路線(xiàn)等等。12/14/202264）定義4：分形就是比在經(jīng)典幾何考慮的596.巖石材料作為億萬(wàn)年地質(zhì)演變的產(chǎn)物，具有大量自然形成的不同層次的孔隙、空洞和裂紋分布，可以抽象地看成高剛度的海綿體。對(duì)一個(gè)海綿立方體在歐氏空間看是三維，而在單向壓力作用下，由于海綿體的高度空隙性，可以壓扁在一個(gè)平面上，這時(shí)它的維數(shù)是二維。這種維數(shù)量綱的突變性說(shuō)明歐氏空間的整數(shù)維只是一個(gè)表觀(guān)維數(shù)。事實(shí)上，海綿體可以看成一個(gè)分形物體（如Mengor海綿體），它的維數(shù)是處于2和3之間。這說(shuō)明分形維數(shù)能刻畫(huà)海綿體這類(lèi)隨機(jī)分布孔隙體的幾何結(jié)構(gòu)本質(zhì)。12/16/2022606.巖石材料作為億萬(wàn)年地質(zhì)演變的產(chǎn)物，具有大量自然形成的不同6012/16/2022617.確定分形維數(shù)的方法：改變粗視化程度（尺寸）求分?jǐn)?shù)維（尺碼法）；根據(jù)測(cè)度關(guān)系求分?jǐn)?shù)維（盒維數(shù)法也叫覆蓋法）；根據(jù)相關(guān)函數(shù)求分?jǐn)?shù)維；根據(jù)分布函數(shù)求分?jǐn)?shù)維；根據(jù)光譜求分?jǐn)?shù)維。8.分形主要是研究一些具有自相似性的不規(guī)則曲線(xiàn)，具有自平演化的不規(guī)則曲線(xiàn)，具有自平方性的分形變換和具有自仿射的分形集。12/14/202287.確定分形維數(shù)的方法：改變粗視化程度619.線(xiàn)性分形即具有自相似性的分形是分形幾何的主要內(nèi)容，線(xiàn)性分形的維數(shù)變化是連續(xù)的。10.簡(jiǎn)單地說(shuō)，自相似就是局部是整體按比例縮小的性質(zhì)，也稱(chēng)尺度不變性或尺度無(wú)關(guān)性。12/16/2022629.線(xiàn)性分形即具有自相似性的分形是分形幾何的主要內(nèi)容，線(xiàn)性分62（2）經(jīng)典分形1.Contor集

2.Sierpinski集合

12/16/202263（2）經(jīng)典分形1.Contor集2.Sierpinsk633.Menger海綿12/16/2022643.Menger海綿12/14/20221164（3）分形巖石力學(xué)1.定義在分形度量空間的巖石力學(xué)理論，是研究考慮自然分形效應(yīng)的巖石介質(zhì)變形破壞規(guī)律的力學(xué)理論。2.第一層次（20世紀(jì)70～80年代），是對(duì)現(xiàn)象的描述，如對(duì)裂紋擴(kuò)展路徑、裂隙網(wǎng)絡(luò)的分形計(jì)算，然后與一些物理量掛鉤，得到一些關(guān)系并加以解釋。12/16/202265（3）分形巖石力學(xué)12/14/2022126512/16/2022663.目前，分形巖石力學(xué)的研究已進(jìn)入第二個(gè)層次，即對(duì)巖石分形的物理機(jī)制和演化規(guī)律的研究。4.分形巖石力學(xué)不僅在理論上將巖石宏、細(xì)、微觀(guān)理論研究統(tǒng)一在新的理論體系中，也將為解決巖石力學(xué)理論與工程實(shí)踐中的難題創(chuàng)出新路（即第三層次）。12/14/2022133.目前，分形巖石力學(xué)的研究已進(jìn)入第66（4）分形幾何在巖石力學(xué)中的應(yīng)用1.巖石的分形斷裂微破裂的分形模型12/16/202267（4）分形幾何在巖石力學(xué)中的應(yīng)用微破裂的分形模型12/14/672.巖石斷裂的分形剪切雁形裂紋系統(tǒng)的分形模型12/16/2022682.巖石斷裂的分形剪切雁形裂紋系統(tǒng)的分形模型12/14/20683.破碎塊度分布的分形

在巖石破碎過(guò)程中，產(chǎn)生不同尺寸的碎塊。隨著破碎塊度的逐漸減小，必然產(chǎn)生更多的新表面，因此需要耗散更多的能量。從某種意義上講，破碎過(guò)程也就是能量耗散過(guò)程。由于巖石破碎過(guò)程也是一個(gè)分形過(guò)程，可以建立一個(gè)分形破碎模型來(lái)分析破碎與能量耗散的關(guān)。

分形破碎模型12/16/2022693.破碎塊度分布的分形分形破碎模型12/14/202216694.巖石損傷過(guò)程中的分形描述巖石材料損傷演化的分形特征大理巖三點(diǎn)彎曲裂紋擴(kuò)展圖損傷區(qū)的分形維數(shù)的估計(jì)

12/16/2022704.巖石損傷過(guò)程中的分形描述大理巖三點(diǎn)彎曲裂紋擴(kuò)展圖損傷區(qū)的708.2巖石力學(xué)非連續(xù)變形分析（DDA）（1）概述1.不連續(xù)變形分析是在假定位移模式下，由彈性理論位移變分法建立總體平衡方程式，通過(guò)施加或去掉塊體界面剛硬彈簧，使得塊體單元界面之間不存在嵌入和張拉現(xiàn)象，由此來(lái)滿(mǎn)足位移邊界條件。12/16/2022718.2巖石力學(xué)非連續(xù)變形分析（DDA）12/14/20227112/16/2022722.石根華博士總結(jié)了DDA法的五大特性：1）完備的塊體運(yùn)動(dòng)學(xué)理論及其數(shù)值實(shí)現(xiàn)；2）完善的一階位移近似；3）嚴(yán)格的平衡假設(shè)；4）正確的能量耗散；4）高效的計(jì)算效率；3.雖然DDA的正分析方法看起來(lái)像離散元法，但是DDA的分析過(guò)程更接近有限元法。12/14/2022192.石根華博士總結(jié)了DDA法的五大特724.DDA與有限元法(FEM)的不同之處是：1）單元界面之間的變形是可以不連續(xù)的；2）單元形狀可以是任意的凸形、凹形或組合多邊形；單元之間的接觸不一定要求角點(diǎn)與角點(diǎn)的接觸；3）未知數(shù)是所有塊體自由度的總和。5.盡管離散元法(DEM)和不連續(xù)變形分析(DDA)都能模擬相互作用離散塊體的復(fù)雜本構(gòu)性質(zhì)，但兩者在理論上是不相同的。其不同之處在于：DDA是一種位移方法，而離散元法是一種力法。12/16/2022734.DDA與有限元法(FEM)的不同之處是：12/14/273（2）DDA理論概要1.非連續(xù)變形分析是一種模擬巖體在不連續(xù)情況下產(chǎn)生的大變形和大位移的數(shù)值計(jì)算方法。2.它以位移作為未知量，結(jié)合剛度、質(zhì)量和荷載子矩陣，根據(jù)總勢(shì)能最小化原理建立平衡方程式，通過(guò)求解結(jié)構(gòu)矩陣的方法來(lái)分析塊體系統(tǒng)的力和位移的相互關(guān)系，其時(shí)間步可用于靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。12/16/202274（2）DDA理論概要12/14/2022217412/16/2022753.在分析塊體的運(yùn)動(dòng)中，它比有限元和離散元的應(yīng)用范圍更廣闊，集兩者之長(zhǎng)，允許各個(gè)塊體有位移、變形和應(yīng)變，允許整個(gè)塊體系統(tǒng)存在滑動(dòng)，允許塊體界面間的滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、張開(kāi)或閉合；4.它在塊體的劃分方面較有限元和離散元更為靈活，單元形狀可以是任意的凸邊形或凹邊形，還可以是帶孔的多接點(diǎn)的多邊形，塊體網(wǎng)格不要求塊體頂點(diǎn)與另一塊體頂點(diǎn)相接觸；12/14/2022223.在分析塊體的運(yùn)動(dòng)中，它比有限元和755.它的位移和變形模式與有限單元法中結(jié)構(gòu)矩陣分析相同；6.它在分析塊體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)、塊體間的接觸以及嵌入等方面都是有限元或離散元不可及的。（3）DDA基本思路1.以天然存在的不連續(xù)面（如節(jié)理、斷層）切割巖體，形成單個(gè)塊體單元。單元的形狀可以是任意多面體，塊體之間的接觸可以是面、邊、角三者任意組合而成的六種形式之一。12/16/2022765.它的位移和變形模式與有限單元法中結(jié)構(gòu)矩陣分析相同；12/762.以12個(gè)塊體位移變量()來(lái)表示塊體內(nèi)任意一點(diǎn)的位移和變形特征，具有普遍的物理意義和直觀(guān)簡(jiǎn)潔性。3.DDA法采用與有限元法相似的位移模式，采用全一階多項(xiàng)式近似或高階多項(xiàng)式近似，視問(wèn)題的復(fù)雜性而定。4.塊體滿(mǎn)足平衡方程，塊體接觸面上采取合適的摩擦方式來(lái)消耗能量。塊體間嚴(yán)格遵守不侵入和不承受拉伸力的要求。12/16/2022772.以12個(gè)塊體位移變量(7712/16/2022785.通過(guò)塊體間的接觸和位移約束，將單個(gè)塊體有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)塊體系統(tǒng)。在勢(shì)能最小原理的條件下，建立單個(gè)塊體的單元?jiǎng)偠染仃囈约皦K體系統(tǒng)的總體剛度矩陣。6.按不同的要求，反復(fù)形成和求解總體剛度矩陣，最后求得每個(gè)塊體和整個(gè)塊體系統(tǒng)的位移變形。12/14/2022255.通過(guò)塊體間的接觸和位移約束，將單78（4）展望1.非連續(xù)變形分析方法是以非連續(xù)體理論為基礎(chǔ)的一種新的數(shù)值方法。它適用于節(jié)理（裂隙）巖體的靜力和動(dòng)力計(jì)算，對(duì)巖石邊坡工程、巖石地下工程和基礎(chǔ)工程等都有很好的應(yīng)用前景。2.通過(guò)對(duì)DDA理論的深入研究，必將促進(jìn)該方法在巖石力學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，從而推動(dòng)巖石力學(xué)的發(fā)展。

12/16/202279（4）展望12/14/202226798.3巖石損傷力學(xué)（1）概述1.損傷是指在各種加載條件下，材料內(nèi)凝聚力的漸進(jìn)性減弱，并導(dǎo)致體積單元破壞的現(xiàn)象。損傷并不是一種獨(dú)立的物理性質(zhì)，它是作為一種“劣化因素”被結(jié)合到彈性、粘性、粘彈性介質(zhì)中去的。2.損傷力學(xué)的基本思想材料在外界的作用下，由于內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展而劣化，且此過(guò)程是不可逆的。材料的破壞過(guò)程就是這種劣化的累計(jì)過(guò)程，當(dāng)累積至一定程度后材料就產(chǎn)生宏觀(guān)裂紋，致使材料破壞。12/16/2022808.3巖石損傷力學(xué)12/14/202227803.損傷力學(xué)是把各種缺陷（損傷）的材料籠統(tǒng)地看成含有“微損傷場(chǎng)”的連續(xù)體來(lái)進(jìn)行描述和分析的力學(xué)。目前損傷力學(xué)理論的發(fā)展正處于一個(gè)興旺發(fā)達(dá)的百家爭(zhēng)鳴階段，各國(guó)學(xué)者都有各自的研究方法和見(jiàn)解。也就在這種理論爭(zhēng)鳴中，損傷力學(xué)被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際，解釋了若干材料損傷和破壞現(xiàn)象。12/16/2022813.損傷力學(xué)12/14/2022288112/16/2022824.在巖體內(nèi)修建各種類(lèi)型的巖石工程，如隧道、地下電站，以及大壩與橋梁基礎(chǔ)等可能會(huì)引起初始損傷的擴(kuò)展演化，甚至引發(fā)新的損傷。5.考慮裂隙的大小、方位、數(shù)目及分布情況，引用連續(xù)損傷力學(xué)原理并結(jié)合巖石的力學(xué)性質(zhì)可以解決目前一些巖石工程問(wèn)題。12/14/2022294.在巖體內(nèi)修建各種類(lèi)型的巖石工程，82（2）巖石損傷力學(xué)的研究?jī)?nèi)容1.若干概念1）損傷力學(xué)的概念起源于Kachanov（1958）在研究材料蠕變斷裂時(shí)引用的“連續(xù)性因子”和“損傷因子”的概念。如圖所示的簡(jiǎn)單拉伸試件，其原始橫截面積為A0，由于某種原因產(chǎn)生損傷后的瞬時(shí)表觀(guān)面積為A，此時(shí)橫截面積上出現(xiàn)孔隙的總面積為AD，試件實(shí)際承載面積為Aef，則：12/16/202283（2）巖石損傷力學(xué)的研究?jī)?nèi)容12/14/2022308312/16/2022843）損傷因子2）連續(xù)性因子12/14/2022313）損傷因子2）連續(xù)性因子844）Kachanov（1958）定義連續(xù)性損傷因子時(shí)，并沒(méi)有明確地把解釋為面積比，只把它說(shuō)成代表某種“損傷”。但是為了對(duì)損傷變量進(jìn)行物理測(cè)量，必須找出它同某些可測(cè)物理量之間的聯(lián)系，可到目前為止，如何定義損傷變量、解釋損傷變量和進(jìn)行損傷變量的測(cè)定，一直是損傷力學(xué)學(xué)科中最有爭(zhēng)議的問(wèn)題之一。12/16/2022854）Kachanov（1958）定義連續(xù)性損傷因子時(shí)，并85（2）脆性損傷的基本假定1.巖體是由基體（無(wú)裂紋部分）和損傷體（微裂紋部分）兩部分組成的；2.巖體的基體為各向同性的彈性介質(zhì)；3.巖體的損傷體為無(wú)屈服強(qiáng)度的剛塑性體；4.彈性變形不會(huì)引起巖體的損傷；5.凈水壓力不會(huì)引起巖體的損傷；6.巖體中的基體及損傷部分的變形是協(xié)調(diào)的（即它們的應(yīng)變是相等的）。12/16/202286（2）脆性損傷的基本假定12/14/20223386（3）有效應(yīng)力概念在單軸拉伸下

式中， ——有效應(yīng)力，相當(dāng)于無(wú)損傷截面上的應(yīng)力； ——凈應(yīng)力； ——損傷變量； ——受載試件斷面的實(shí)際面積與表觀(guān)面積的比值； ——軸向壓（拉）力； ——無(wú)損傷截面面積；12/16/202287（3）有效應(yīng)力概念12/14/20223487（4）應(yīng)變等效原理1.損傷材料在有效應(yīng)力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變與同種材料無(wú)損時(shí)發(fā)生的應(yīng)變等效。2.根據(jù)這一原理，受損巖石的本構(gòu)關(guān)系可以通過(guò)無(wú)損巖石的本構(gòu)關(guān)系得到，只要將應(yīng)力換為有效應(yīng)力即可。12/16/202288（4）應(yīng)變等效原理12/14/20223588（5）Betti能量互易定理

多裂紋各向異性的固體等效彈性應(yīng)變能等于相應(yīng)無(wú)裂紋各向同性固體的應(yīng)變能與固體中多裂紋產(chǎn)生的附加應(yīng)變能之和。（6）損傷具有不可逆性損傷狀態(tài)方程滿(mǎn)足不可逆過(guò)程的約束條件和基本定律。12/16/202289（5）Betti能量互易定理12/14/20223689（7）研究方法1.微觀(guān)方法（材料學(xué)——金屬物理學(xué)方法）；2.細(xì)觀(guān)方法（統(tǒng)計(jì)學(xué)方法）；3.宏觀(guān)方法（唯象學(xué)方法）；4.宏、細(xì)、微觀(guān)相結(jié)合的研究方法。12/16/202290（7）研究方法12/14/20223790（8）損傷變量及其確定1.微觀(guān)量度 孔洞的數(shù)目、長(zhǎng)度、面積以及體積等； 孔洞的幾何形狀、排列與方向，及由此確定的有效面積。2.宏觀(guān)量度 彈性常數(shù)、應(yīng)力與應(yīng)變大?。?屈服應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度； 長(zhǎng)期強(qiáng)度、蠕變破壞時(shí)間； 伸長(zhǎng)度； 密度、容重； 電阻、超聲波速與聲發(fā)射。12/16/202291（8）損傷變量及其確定12/14/202238918.4智能巖石力學(xué)（1）智能巖石力學(xué)的由來(lái)1.許多巖石力學(xué)問(wèn)題都是可用的數(shù)據(jù)十分有限，問(wèn)題的特征和內(nèi)在規(guī)律有些或多或少的清楚，有些根本無(wú)法弄清楚。這兩個(gè)方面的問(wèn)題已成為巖石力學(xué)數(shù)值模擬的瓶頸問(wèn)題。2.由于地質(zhì)數(shù)據(jù)和巖體性能中存在不確定性，模型(本構(gòu)關(guān)系、判據(jù))和力學(xué)參數(shù)的選取、模型結(jié)果的解釋等本身需要人的判斷和模型使用者的經(jīng)驗(yàn)，因此很難給建模者提供設(shè)計(jì)需要的一個(gè)完整的數(shù)據(jù)集。12/16/2022928.4智能巖石力學(xué)12/14/2022399212/16/2022933.所以，即使是做了大量的計(jì)算之后，許多工程的決策仍然依賴(lài)于工程師的經(jīng)驗(yàn)。4.為了突破“數(shù)據(jù)有限”和“變形破壞機(jī)理理解不清”