考虑应变率及应变梯度效应的断层岩爆分析

从理论上研究了考虑应变率效应及微小结构相互影响的断层带-弹性岩石系统的剪切不稳定性。在经典弹-塑性理论的屈服函数中引入应变梯度及考虑应变率效应的函数。将断层岩爆简化为一维动态剪切问题,利用:局部塑性剪应变的对称性;在断层带的边界上,其应变值为零;断层带的宽度由塑性剪切应变取极值来确定等条件,得到了断层带内部的局部塑性剪切应变及局部塑性剪切位移,二者都随应变率的增加而趋于明显增加。同时,还得到了应变软化阶段系统结构响应的理论表达式。令峰后刚度为无穷大,则可得到岩爆发生的临界加载应变率,该参数不仅与岩石材料的本构参数有关,而且还与岩石结构的几何尺寸(即弹性区域的尺寸)有关。应变率增加使断层-弹性岩石系统容易发生失稳回跳。此外,若不考虑应变率效应,则本文的理论结果可以退化为对断层岩爆的静力分析结果。