發(fā)布時(shí)間：2019-03-21 12:06

【摘要】：存在于巖體中的水對(duì)巖體具有力學(xué)的、物理的和化學(xué)的各方面作用，水-巖之間的相互作用問題是邊坡、危巖、壩基、文物保護(hù)等眾多與水相關(guān)的巖石工程的最基礎(chǔ)性研究課題之一，具有十分重要的科學(xué)意義。隨著我國對(duì)水利水電資源的大力開發(fā)，水庫蓄建，庫區(qū)地質(zhì)環(huán)境和水文條件將會(huì)發(fā)生前所未有的改變。庫岸邊坡巖土體在干濕循環(huán)及酸性環(huán)境作用下發(fā)生強(qiáng)度劣化，當(dāng)劣化發(fā)展到一定程度的時(shí)候就可能會(huì)引起岸坡失穩(wěn)。針對(duì)上述問題，本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，依托教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目“干濕循環(huán)作用下巖石劣化宏細(xì)觀損傷機(jī)理研究”專題開展研究。主要研究工作及獲得的有益成果如下： 1）開展了不同干濕循環(huán)次數(shù)及酸性溶液侵蝕條件下泥質(zhì)砂巖的吸水性試驗(yàn)、單軸及三軸壓縮試驗(yàn)、抗拉試驗(yàn)，分析了干濕循環(huán)及酸溶液浸泡作用對(duì)泥質(zhì)砂巖微細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響效應(yīng)，，探討了泥質(zhì)砂巖的水-巖損傷機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，分析了干濕循環(huán)及酸溶液作用對(duì)泥質(zhì)砂巖單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量、黏聚力與內(nèi)摩擦角的影響規(guī)律，同時(shí)通過引入干濕循環(huán)作用巖石參數(shù)劣化函數(shù)，定量表達(dá)了泥質(zhì)砂巖力學(xué)強(qiáng)度參數(shù)隨酸性及中性環(huán)境干濕循環(huán)次數(shù)損傷的變化規(guī)律。 2）在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)彈塑性力學(xué)的相關(guān)理論，建立考慮巖石應(yīng)變軟化的線彈性-Duncan雙曲線-塑性軟化-殘余理想塑性四段式模型，并分段建立本構(gòu)方程。運(yùn)用連續(xù)損傷力學(xué)和統(tǒng)計(jì)理論，Weibull分布的前提下，建立了分別基于M-C、D-P及H-B強(qiáng)度準(zhǔn)則作為巖石材料微元強(qiáng)度度量的泥質(zhì)砂巖損傷統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型，與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，吻合效果較好。 3）根據(jù)干濕循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果，假設(shè)巖石微元強(qiáng)度是服從Weibull分布的，利用連續(xù)損傷理論、統(tǒng)計(jì)方法和Lemaitre應(yīng)變等效假說，基于D-P強(qiáng)度準(zhǔn)則和虎克定律，分別建立了酸性及中性環(huán)境條件下干濕循環(huán)過程下的巖石損傷統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型。結(jié)果表明：計(jì)算得到的理論曲線與試驗(yàn)結(jié)果情況吻合較好。 4）通過電鏡掃描以及能譜分析對(duì)巖石微觀形貌、礦物成分等進(jìn)行研究，分析了酸性及中性環(huán)境干濕循環(huán)作用對(duì)泥質(zhì)砂巖的力學(xué)特性影響機(jī)理，結(jié)果表明在水物理化學(xué)溶液干濕循環(huán)作用下，泥質(zhì)砂巖的礦物成分及微觀的形貌結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變。通過引入顆粒流數(shù)值模擬軟件，對(duì)泥質(zhì)砂巖的微細(xì)觀破壞進(jìn)行模擬分析。探討了酸性環(huán)境干濕循環(huán)作用下的泥質(zhì)砂巖細(xì)觀參數(shù)變化規(guī)律，分析了細(xì)觀參數(shù)與干濕循環(huán)次數(shù)的關(guān)系，并定義了干濕循環(huán)細(xì)觀參數(shù)劣化表達(dá)式，用于定量描述干濕循環(huán)作用對(duì)泥質(zhì)砂巖細(xì)觀參數(shù)的影響程度。 5）通過細(xì)觀模型的計(jì)算分析表明，峰值應(yīng)力狀態(tài)下同圍壓下的顆粒接觸網(wǎng)絡(luò)與顆粒力鏈的分布形態(tài)相似，但力鏈的粗細(xì)及分布有差異，顆粒之間粘結(jié)的斷裂數(shù)量隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加而增大。同時(shí)裂紋也有相同的趨勢。在酸性條件下，顆粒接觸網(wǎng)絡(luò)斷裂的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中性條件下，同時(shí)試樣內(nèi)部剪切型裂紋大幅度增加。對(duì)顆粒細(xì)觀損傷進(jìn)行分析，建立了以細(xì)觀模量為基礎(chǔ)的泥質(zhì)砂巖細(xì)觀損傷模型。在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)泥質(zhì)砂巖的細(xì)觀劣化過程進(jìn)行了分析，探討了泥質(zhì)砂巖干濕循環(huán)作用下的細(xì)觀損傷機(jī)理，為泥質(zhì)砂巖在酸性環(huán)境干濕循環(huán)作用下宏觀破壞提供理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU45

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 仵彥卿;地下水與地質(zhì)災(zāi)害[J];地下空間;1999年04期

2 徐千軍,陸楊;干濕交替對(duì)邊坡長期安全性的影響[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2005年S1期

3 鄧華鋒;李建林;王孔偉;王樂華;朱敏;;“飽水-風(fēng)干”循環(huán)作用下砂巖損傷劣化規(guī)律研究[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2011年06期

4 徐濤,唐春安,張哲,張永彬;單軸壓縮條件下脆性巖石變形破壞的理論、試驗(yàn)與數(shù)值模擬[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

5 陳四利,馮夏庭,周輝;化學(xué)腐蝕下砂巖三軸壓縮力學(xué)效應(yīng)的試驗(yàn)[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào);2003年03期

6 陳鋼林,周仁德;水對(duì)受力巖石變形破壞宏觀力學(xué)效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究[J];地球物理學(xué)報(bào);1991年03期

7 湯連生,王思敬;水—巖化學(xué)作用對(duì)巖體變形破壞力學(xué)效應(yīng)研究進(jìn)展[J];地球科學(xué)進(jìn)展;1999年05期

8 黃潤秋;黃達(dá);;卸荷條件下巖石變形特征及本構(gòu)模型研究[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2008年05期

9 李炳乾;;地下水對(duì)巖石的物理作用[J];地震地質(zhì)譯叢;1995年05期

10 耿乃光,郝晉f,李紀(jì)漢,劉曉紅,蔡戴恩,方亞如;斷層泥力學(xué)性質(zhì)與含水量關(guān)系初探[J];地震地質(zhì);1986年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 傅晏;干濕循環(huán)水巖相互作用下巖石劣化機(jī)理研究[D];重慶大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2444917