本文選題：巖石力學(xué) + 含水砂巖　； 參考：《河南理工大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：地下工程巖體處于復(fù)雜的地質(zhì)力學(xué)環(huán)境中,其力學(xué)性質(zhì)受地下水、地應(yīng)力及外界載荷等因素影響較大。針對(duì)以往試驗(yàn)因素單一的不足,本文進(jìn)行了考慮含水率、應(yīng)變速率和圍壓等因素共同作用下砂巖力學(xué)性能的試驗(yàn)研究。本文以常見的紅砂巖為研究對(duì)象,首先參照含水率巖樣制備的基本方法,進(jìn)行真空抽氣快速制備含水率巖石試樣方法的試驗(yàn)研究,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。然后通過(guò)真空抽氣法快速制備含水砂巖巖樣,在RMT301巖石與混凝土力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行了含水砂巖中低應(yīng)變率下的單軸和三軸壓縮試驗(yàn),確定三因素對(duì)巖石力學(xué)參數(shù)的影響規(guī)律,并分析三因素之間的相互影響關(guān)系。最后進(jìn)行含水率和應(yīng)變率下,基于不同分布的砂巖分段損傷本構(gòu)模型比較研究。以求對(duì)地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和圍巖的長(zhǎng)期穩(wěn)定提供理論支持。通過(guò)試驗(yàn)研究得出,不同巖石采用真空抽氣法和自然浸水法得到的含水率與試驗(yàn)時(shí)間都呈對(duì)數(shù)關(guān)系。三因素對(duì)砂巖力學(xué)性質(zhì)的影響表現(xiàn)為,含水弱化效應(yīng)、應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)和圍壓硬化效應(yīng)。單軸壓縮時(shí)砂巖的強(qiáng)度、峰值應(yīng)變、彈性模量及變形模量與含水率、應(yīng)變率有較好的擬合關(guān)系,三軸壓縮時(shí)圍壓與砂巖力學(xué)參數(shù)亦有較好擬合關(guān)系,但在圍壓條件下,含水率及應(yīng)變率與砂巖力學(xué)參數(shù)的關(guān)系變得復(fù)雜。三因素之間存在一定的相互影響關(guān)系,整體來(lái)說(shuō),圍壓的增大,減小了含水弱化效應(yīng)和應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng);含水率的增大,加強(qiáng)了圍壓硬化效應(yīng),單軸壓縮時(shí)減小了應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng);應(yīng)變速率的增大,削弱了圍壓硬化效應(yīng),單軸壓縮時(shí)增大了含水弱化效應(yīng)。砂巖的破壞形式受圍壓影響較大,和含水率沒有明顯關(guān)系,但隨著應(yīng)變速率的增加,更容易出現(xiàn)剪切破壞形式。單軸壓縮下,考慮壓密段的分段式損傷本構(gòu)模型優(yōu)于傳統(tǒng)一段式損傷本構(gòu)模型,基于冪函數(shù)分布的損傷本構(gòu)模型優(yōu)于基于Weibull分布的損傷本構(gòu)模型。
[Abstract]:Underground engineering rock mass is in a complex geological and mechanical environment, its mechanical properties are greatly affected by underground water, ground stress and external load and so on. In view of the lack of single test factors in the past, the mechanical properties of sandstone under the combined action of moisture content, strain rate and confining pressure were studied. In this paper, the common red sandstone is taken as the research object. Firstly, with reference to the basic method of water cut rock sample preparation, the method of rapid preparation of water cut rock sample by vacuum extraction is studied, and the test results are verified. Then the water-bearing sandstone rock samples were prepared quickly by vacuum extraction method. Uniaxial and triaxial compression tests of water-bearing sandstone at low strain rate were carried out on RMT301 rock and concrete mechanical test system, and the influence of three factors on rock mechanics parameters was determined. The interaction between the three factors is analyzed. Finally, the constitutive models of sandstone segmental damage based on different distributions under water content and strain rate are compared and studied. In order to provide theoretical support for underground engineering supporting structure design and long-term stability of surrounding rock. The experimental results show that the water content obtained by vacuum extraction method and natural immersion method is logarithmic with the test time. The effects of three factors on the mechanical properties of sandstone are water weakening effect, strain rate strengthening effect and confining pressure hardening effect. Under uniaxial compression, the strength, peak strain, elastic modulus and deformation modulus of sandstone have a good fitting relationship with moisture content and strain rate, and the confining pressure also has a good fitting relationship with the mechanical parameters of sandstone under triaxial compression, but under confining pressure conditions, The relationship between water content and strain rate and the mechanical parameters of sandstone becomes complicated. As a whole, the increase of confining pressure reduces the weakening effect of water cut and strain rate strengthening effect, and the increase of water content strengthens the confining pressure hardening effect. Under uniaxial compression, the strain rate strengthening effect is reduced, the confining pressure hardening effect is weakened with the increase of strain rate, and the water content weakening effect is increased during uniaxial compression. The failure form of sandstone is greatly affected by confining pressure and has no obvious relationship with water content. However, with the increase of strain rate, shear failure is more likely to occur. Under uniaxial compression, the segmented damage constitutive model is superior to the traditional one-segment damage constitutive model, and the damage constitutive model based on power function distribution is better than that based on Weibull distribution.
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU45

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本文編號(hào)：2102205