岩石爆破基础理论研究进展与展望Ⅰ—本构关系

摘要

岩石爆破技术在国民经济建设中发挥着重要作用，尤其在资源开采、基础设施建设等领域.本文对岩石爆破本构关系进行了深入研究和探讨，在传统本构关系研究的基础上，提出了本构关系1.0、2.0和3.0的演化阶段，分别探讨了矛盾关系、能量平衡以及最小作用量理论.本构关系1.0从岩石与爆炸、冲击荷载的相互作用出发，强调了矛与盾的关系，重点分析了岩石材料的动态力学响应；本构关系2.0以能量为切入点，将含有节理裂隙、层理和腔体等缺陷以及显著各向异性的岩石视为复杂结构材料，研究荷载输入能量与材料破坏所需能量之间的动态平衡关系，解析结构强度与输入能、耗散能及可释放应变能之间的关联；本构关系3.0关注爆炸荷载下应力波的传播规律及其与介质破坏效应的关系，特别是通过最小作用量理论来优化能量的传播路径，提高炸药能量的利用效率.这些理论不仅揭示了岩石在不同荷载条件下的力学行为，还为优化爆破设计和改善爆破效果提供了理论依据.同时，本文结合人工智能和大数据技术，提出了岩石材料工程基因的概念，通过建立岩石基因库，系统化管理岩石的物理力学参数，构建性能预测模型，提升了对岩石特性的理解和工程应用的精确度.未来，岩石材料基因库有望在矿产资源开发、地质灾害防治和基础设施建设等领域发挥更大的作用，推动工程技术的发展和应用.

关键词

岩石爆破 / 本构关系 / 矛盾关系 / 能量平衡 / 最小作用量

基金资助

国家自然科学基金资助项目（51934001,52304078）; 北京市自然科学基金资助项目（8224086）