發(fā)布時(shí)間：2020-09-11 20:14

　　 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展及“一路一帶”戰(zhàn)略的實(shí)施,寒區(qū)工程建設(shè)的數(shù)量及規(guī)模在不斷加大,凍融災(zāi)害將是影響寒區(qū)工程建設(shè)的首要問題,因此,研究?jī)鋈跅l件下受荷巖石的損傷特性和破壞機(jī)理,對(duì)保障工程建設(shè)的安全性具有重要的理論及工程意義。巖石作為地質(zhì)作用下形成的多種礦物顆粒的集合體,其顆粒間必然存在孔隙。受外界因素的作用,顆粒碎裂及內(nèi)部孔隙壓密、擴(kuò)展,致使巖石體積不斷發(fā)生變化,從而表現(xiàn)出不同的力學(xué)特性。因此,在探究巖石的損傷特性和本構(gòu)關(guān)系時(shí),必須充分考慮巖石體積變化的影響。將宏觀唯象損傷力學(xué)和非平衡統(tǒng)計(jì)的方法相結(jié)合,在深入研究孔隙巖石變形破壞特征的前提下,把巖石視為孔隙、損傷與未損傷三部分,但孔隙、損傷部分不承受力,采用Weibull分布描述巖石微元強(qiáng)度的隨機(jī)特性,基于D-P強(qiáng)度準(zhǔn)則,以動(dòng)態(tài)孔隙率反映荷載作用下巖石體積的變化,確立含孔隙巖石的損傷本構(gòu)模型。通過峰值點(diǎn)處的幾何條件,根據(jù)多元函數(shù)全微分方法以理論表達(dá)的形式確定模型參數(shù)。最后通過砂巖力學(xué)特性試驗(yàn)驗(yàn)證模型的合理性,并進(jìn)行巖石損傷力學(xué)特性分析�？紤]凍融作用對(duì)巖石損傷的影響,分別從損傷面積和微元破壞的角度方面進(jìn)行探討,得到凍融-荷載作用下的總損傷變量,從而建立了考慮凍融效應(yīng)的含孔隙巖石損傷模型,并利用砂巖凍融循環(huán)和三軸壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了模型的合理性。分析討論了損傷變量和總損傷演化率隨圍壓和凍融循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明:圍壓不變時(shí),凍融循環(huán)的增加加劇了巖石的損傷,使得抗壓強(qiáng)度降低,塑性增強(qiáng);凍融次數(shù)一定時(shí),巖石內(nèi)部損傷隨著圍壓的增大得到抑制,巖石表現(xiàn)為延性的不斷增強(qiáng),脆性逐漸減弱。在分析巖石應(yīng)變軟化變形全過程的基礎(chǔ)上,通過引入損傷因子,在常溫及凍融-荷載共同作用兩種情況下,確定了基于殘余強(qiáng)度的含孔隙巖石本構(gòu)模型,并與試驗(yàn)結(jié)果及相關(guān)參考文獻(xiàn)理論曲線進(jìn)行對(duì)比分析;討論了模型參數(shù)m和Fo對(duì)本構(gòu)模型和損傷特性的影響并明確了其物理意義;探討了凍融循環(huán)及圍壓對(duì)巖石應(yīng)變軟化性質(zhì)的影響程度。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU45
【部分圖文】：

2 荷載作用下含孔隙巖石的損傷本構(gòu)模含孔隙巖石損傷本構(gòu)模型，首先作成， 荷載作用下，在軸向可簡(jiǎn)化由未損傷部分承擔(dān)，如圖 2.1 所示部分為未損傷部分。應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系服從廣義虎克定律 iijk E 有效應(yīng)力；E 與 分別為完整巖應(yīng)力方向發(fā)生，另外 2 個(gè)主應(yīng)力

19(e) 圍壓與殘余強(qiáng)度的關(guān)系 (f) 圍壓與剛達(dá)到殘余強(qiáng)度時(shí)應(yīng)變的關(guān)系圖圖 2.2 圍壓對(duì)紅砂巖力學(xué)參數(shù)的影響曲線通過圖 2.2 可得到，伴隨圍壓升高，抗壓強(qiáng)度、極值應(yīng)變、彈性模量、殘余強(qiáng)度以及剛達(dá)到完全破壞時(shí)的應(yīng)變隨之增大，但是達(dá)到最大抗壓強(qiáng)度時(shí)的泊松比卻減小。因此，圍壓是影響巖石力學(xué)參數(shù)的一個(gè)重要因素。2.4.2 損傷本構(gòu)模型驗(yàn)證與對(duì)比將表 2.1 中的數(shù)據(jù)代入式(2.66)得到模型的理論曲線，并根據(jù)與試驗(yàn)曲線的擬合度，以此來檢驗(yàn)本章提出的含孔隙巖石模型的正確性，如圖 2.3 所示。由圖 2.3 可知，通過本章建立的模型獲得的理論曲線和試驗(yàn)曲線吻合較好，能夠較好的反映巖石峰前及峰后軟化階段的變形特征，從而驗(yàn)證了模型的合理性。

圖 2.3 含孔隙巖石本構(gòu)模型的驗(yàn)證知道，在不同圍壓情況下，初始階段的曲線在加載孔隙的巖體由于受到壓力的作用內(nèi)部孔隙被壓縮導(dǎo)砂巖的彈性模量變大，曲線壓縮性降低，彈性段相壓的升高其斜率在上升；砂巖峰值點(diǎn)出的橫坐標(biāo)應(yīng)變現(xiàn)為峰值點(diǎn)右移。定的模型曲線、文獻(xiàn)[43]模型曲線以及試驗(yàn)曲線對(duì)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2817123