在对岩石进行细观和宏观实验研究的基础上,采用现代非线性科学的分叉和混沌理论建立岩石断裂失稳破坏及冲击地压的分叉和混沌动力学模型,分析其分叉和混沌特征,从新的角度和更高的层次揭示岩石断裂破坏的机理以及冲击地压的发生过程和条件。该项目的研究对于促进岩石非线性动力系统理论和非线性矿井灾害学新的学科体系的产生具有重要的意义。
岩石的断裂失稳破坏是岩石力学领域的重要研究课题,而冲击地压是煤矿开采中所发生的重大灾害之一。该项目对岩石细观断裂发展全过程进行了实验研究,得出了岩石在各级载荷作用下细观裂纹的数目、长度、方位的演化规律。在此基础上,根据分叉和混沌理论,建立了岩石细观损伤演化的分叉与混沌动力学模型,分析了细观裂纹演化过程中的分叉、混沌与分形特征。研制了岩石平面应变实验装置,对岩石在平面应变条件下的力学行为进行了实验研究。通过建立岩石在平面应变条件下的本构模型,采用分叉理论对岩石变形局部化及剪切带的形成和方向进行了分析,得出了理论表达式。建立了冲击地压的力学模型,采用突变理论、分叉理论揭示了冲击地压的发生机理,并得出了冲击地压的发生条件。该项目的研究成果从新的角度和更高的层次揭示了岩石断裂失稳破坏与冲击地压的发生机理,并为其预测预报提供了新的理论依据,对促进岩石非线性动力系统理论和非线性矿井灾害学新的学科体系的产生具有积极的作用。