【摘要】：室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)獲取的巖石力學(xué)特征以及參數(shù)對實(shí)際巖體工程十分重要。巖石幾何形狀是影響巖石室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果因素之一。作為巖石幾何形狀之一的巖石橫截面形狀未受到充分研究。為研究不同橫截面形狀在單軸壓縮過程中對試樣物理力學(xué)性質(zhì)的影響,本研究采用室內(nèi)試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對不同橫截面的試樣進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)。利用室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)觀察不同橫截面形狀試樣的宏觀行為以及記錄其宏觀參數(shù),之后,對比離散元數(shù)值模型的宏觀行為以及宏觀參數(shù),以此來驗(yàn)證離散元數(shù)值模型,為數(shù)值模型提供事實(shí)依據(jù)。離散元模型提供了足夠必要的試樣細(xì)觀結(jié)構(gòu)信息,被用來深入研究試樣在單軸壓縮狀態(tài)下細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征以及從細(xì)觀角度研究試樣破壞行為。研究結(jié)果表明:(1)單軸壓縮狀態(tài)下,橫截面形狀對試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線與宏觀參數(shù)影響可以忽略不計(jì)。室內(nèi)試驗(yàn)與離散元數(shù)值模擬試驗(yàn)都表明不同截面形狀對試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線以及宏觀參數(shù)影響較小。(2)橫截面形狀對試樣細(xì)觀結(jié)構(gòu)(強(qiáng)力鏈網(wǎng),強(qiáng)力鏈密度,接觸力的大小以及方向)的影響在單軸試驗(yàn)的不同階段有所不同。在達(dá)到峰值強(qiáng)度之前,不同橫截面形狀對試樣的細(xì)觀結(jié)構(gòu)影響較小,在峰后,橫截面形狀對試樣細(xì)觀結(jié)構(gòu)具有一定影響。(3)不同橫截面形狀試樣在單軸壓縮過程中能量演化規(guī)律有所不同。在應(yīng)力峰值前,墻體做功主要轉(zhuǎn)化為顆粒集合體的粘結(jié)應(yīng)變能以及應(yīng)變能,能量極少被耗散,同時(shí)各截面形狀試樣能量曲線幾乎重合,表明不同截面形狀在峰前對試樣的能量影響較小。而峰值后,不同截面形狀試樣的能量曲線分叉,差異明顯,表明在峰值后,截面形狀對試樣能量演化有一定影響。(4)離散元模型可以較好的模擬單軸壓縮狀態(tài)下不同截面試樣的宏觀行為。在離散元數(shù)值模擬中,將在圓柱試樣模擬中校對好的微觀參數(shù)賦予其他不同橫截面形狀的數(shù)值模型,然后進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)。所觀察到的數(shù)值模擬試樣的宏觀行為以及參數(shù)與相對應(yīng)的室內(nèi)試樣的宏觀行為以及參數(shù)具有一致性。(5)通過離散元模擬試樣破壞行為表明,不同截面形狀試樣呈現(xiàn)雙翼型交叉宏觀裂紋,顆粒位移方向大小不一致為試樣破壞主因,宏觀裂紋處試樣損失最大。
【圖文】：

結(jié)巖體變形和破壞的根本原性[2]；在油氣工程領(lǐng)域，處于下的儲層巖石，其力學(xué)特性受各種靜力荷載，動(dòng)力荷載以工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)值仿真以征以及相關(guān)宏觀參數(shù)，諸如本試驗(yàn)獲取。但室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾何形狀與尺寸，是其中影石事件尺寸的增加，巖石試件巖石的尺寸效應(yīng)受到廣泛的關(guān)巖石的形狀效應(yīng)可以分為長。由于試樣與承壓板摩擦的。然而，室內(nèi)試驗(yàn)主要以圓值分析，對橫截面形狀對巖

起的結(jié)構(gòu)破壞問題；巖土工程在施工及運(yùn)營期間，共同作用，含水巖石失穩(wěn)破壞響巖土工程長期穩(wěn)定[9是某些工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)[10]。對巖石（體）破壞機(jī)制以石工程災(zāi)害的治理與預(yù)防有重要的指導(dǎo)意義[11]。構(gòu)造的礦物（含結(jié)晶和非結(jié)晶）集合體組成巖石[12]，巖石力學(xué)行為與參數(shù)受巖石礦物組成與結(jié)構(gòu)，例如礦影響。巖石的物理力學(xué)性質(zhì)會因?yàn)槠涞V物顆粒間聯(lián)結(jié)弱而變化[13]；大理巖細(xì)觀顆粒界面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有明顯與界面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)具有很強(qiáng)的二次相關(guān)性，能就越高[14]；巖石在溫度條件下破裂的一個(gè)重要原因性的差異[15]。因此，，研究巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)對其力學(xué)行為能夠更好的理解巖石的宏觀行為與參數(shù)。巖石雖然不看作由膠結(jié)顆粒組成的各向異性材料，力學(xué)行為由力所示。力鏈，作為巖石承壓時(shí)的一種細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征可特征。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU452

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2684945