课程大纲

课程大纲

岩石断裂力学

课程编码:0708Z1M05002H 英文名称:Fracture Mechanics of Rock 课时:32 学分:2.00 课程属性:专业普及课 主讲教师:周仕勇等

教学目的要求
岩石断裂力学是地球物理学的重要组成部分。本课程包含裂纹体断裂基本原理、裂纹体应力分析及岩石破裂准则与地震破裂力学、地震活动性模拟等方面的内容。本课程面向资源、环境地球物理、震源物理,为地震预测预报、防震减灾等服务, 让学生掌握与断层运动和破裂有关的断裂力学理论及其在岩石与断层破裂失稳分析中的应用,了解国内外相关前沿学科进展。主要内容包括:前言,岩石脆性破裂、岩石摩擦、地壳岩石断裂、地震力学、地震活动性模拟、地震构造学共7个章节的教学。

预修课程
高等数学(1,2,3);弹性力学,塑性力学,数学物理方法

大纲内容
第一章 引言与弹性力学基础知识回顾 6学时 周仕勇
第1节 岩石断裂力学的内容和意义
第2节 岩石结构的不均匀性和力学特征
第3节 岩石的全应力一应变曲线
第4节 岩石破坏的类型
第5节 地壳中的断层
第二章 线性断裂力学 9学时 周仕勇
第1节 线性断裂力学原理
第2节 应力强度因子的计算
第3节 能量释放率及其与应力强度因子间的关系--贝克纳尔公式
第4节 脆性断裂的判据
第5节 岩石脆性破裂
第6节 小结、讨论与作业
第三章 非线性断裂力学
第1节 岩石微裂纹的演化与成核 0.75学时 李世愚
第2节 损伤理论介绍 0.75学时 李世愚
第3节 内聚力模型 0.75学时 李世愚
第4节 岩石的塑性 0.75学时 李世愚
第5节 裂纹端部塑性区大小的估算 0.75学时 和泰名
第6节 裂纹端部张开位移δ(CTOD) 0.75学时 和泰名
第7节 裂纹扩展阻力R和亚临界扩展 0.75学时 和泰名
第8节 J积分与K及G的关系 0.75学时 和泰名
第四章 岩石摩擦
第1节 摩擦律研究发展历史与岩石摩擦律实验研究结果 3学时 李世愚
第2节 状态—速率型摩擦律及意义 0.6学时 周仕勇
第3节 粘滑与稳定滑动 0.6学时 周仕勇
第4节 b值计算与b值的物理学含义 0.6学时 周仕勇
第5节 断裂应力状态变化与背景地震活动性变化的关系 0.6学时 周仕勇
第6节 小结、讨论与作业 0.6学时 周仕勇
第五章 地壳岩石断裂 3学时 周仕勇
第1节 Anderson断裂模型
第2节 Hubbert-Rubey逆冲断裂模型
第3节 断层活化问题
第4节 断裂系的形成与扩展
第5节 断层相互作用与应力扰动场计算
第6节 小结、讨论与作业
第六章 地震活动性模拟 3学时 周仕勇
第1节 基于状态—速率型摩擦律俯冲带构造运动动态模拟
第2节 基于库仑破裂准则的区域地震活动性准静态模拟
第3节 区域构造运动与地震活动三维有限元模拟
第4节 地震活动性统计模拟
第5节 地震危险性预测模型
第6节 小结、讨论与作业

教材信息
1、 《岩石断裂力学导论》 李世愚, 和泰名, 尹祥础 2010 中国科学技术大学出版社:合肥

参考书
1、 《岩石断裂力学》 BK阿特金森 1992 地震出版社:北京

课程教师信息
周仕勇专业及研究领域:
主要从事地震活动性、震源过程、数字地震资料的分析方面的教学与研究
教育经历
1978.09--1981.07 本科 湖南省益阳师院,物理系
1984.09--1986.08 硕士 中国地震局地球物理所
1996.09--1999.09 博士 中国地震局地球物理研究所
工作经历
1987.09--1996.08 新疆地震局 , 助理研究员、副研究员
1999.10--2001.09 北京大学,地球物理系,博士后
2001.10--2009.07 北京大学,地球与空间科学学院,副教授
2002.07--2002.12 日本京都大学,防灾所(DPRI),访问学者
2003.01--2003.12 新西兰惠灵顿维多利亚大学, 访问学者
2007.06--2007.09 意大利国际理论物理中心(ICTP),访问学者
2008.10--2008.12 德国菠茨坦地球科学研究中心(GFZ),访问学者
2009.08--至今 北京大学,地球与空间科学学院,教授 李世愚专业及研究领域:博士、研究员,1970年毕业于中国科技大学物理系,1982年获得中国地震局地球物理研究所硕士学位,1991年获得中国地震局地球物理研究所博士学位,导师陈运泰. 1993-2004.5任局地球所震源物理研究室代理主任、主任,并负责震源物理实验室。曾任局地球物理所科技委员会成员,中国地震学会构造物理专业委员会第三届副主任,第三届高温高压岩石力学专业委员会委员,地震专业委员会成员,《地震学报》第四届编辑委员会委员.
长期从事震源物理、岩石断裂力学、地震破裂动力学的理论和实验工作。曾多次承担中国地震局重点项目震源物理实验室技术改造,国家自然科学基金项目,承担地震科学联合基金项目,曾担任科技部科研院所专项资金项目负责人。
2001-2008年被中国科学院研究生院聘任,2013-2019年被中国科学院大学聘任,讲授“岩石断裂力学”课程, 并获2003,2007年优良课程,2008年“集中教学突出贡献奖”及2018年中国科学院大学地球与行星科学学院颁发的“杰出贡献教师”奖励。 和泰名专业及研究领域:和泰名,中国地震局地球物理研究所,副研究员
教育经历:
2000/09-2003/07,中国地震局地球物理研究所,固体地球物理,硕士,导师:李世愚
1995/09-1999/07,成都理工大学,地球物理系,学士
工作经历:
1.2009/10-至今,中国地震局地球物理所,实验地球物理研究室,副研究员
2.2011/12-2013/01,加拿大多伦多大学,土木工程系,访问学者
3.2004/07-2009/09,中国地震局地球物理所,实验地球物理研究室,助理研究员
4.1999/09-2004/06,中国地震局地球物理所,实验地球物理研究室,实习研究员