本文關(guān)鍵詞：沖擊載荷下節(jié)理巖體動(dòng)力特性模型實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 巖石動(dòng)力學(xué) 節(jié)理巖體 沖擊荷載 損傷規(guī)律 裂紋擴(kuò)展

【摘要】：天然巖體中存在著大量自然形成的層理、裂隙、節(jié)理等缺陷,工程實(shí)踐中地下巖體經(jīng)常受到來(lái)自外界的動(dòng)力振擾,而巖體中這些非線性結(jié)構(gòu)面的存在嚴(yán)重影響了其動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)。研究節(jié)理巖體的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性對(duì)研究其動(dòng)態(tài)應(yīng)力場(chǎng)、損傷場(chǎng)及地下防護(hù)工程的建設(shè)都有重要意義。為了分析節(jié)理巖體沖擊力學(xué)特性,本文主要通過(guò)理論分析、模型實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)等相結(jié)合的方法,研究不同幾何特征節(jié)理巖體的動(dòng)力特性與損傷及裂紋擴(kuò)展規(guī)律等�；谙嗨评碚�,通過(guò)水泥砂漿預(yù)制不同形式節(jié)理巖體試件與完整巖體試件,利用落錘式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)機(jī)分別對(duì)不同貫通度、不同傾角與不同組數(shù)的節(jié)理巖體進(jìn)行不同加載速率和沖擊次數(shù)下的動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn),闡述含不同幾何形式節(jié)理巖體的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性;基于巖體損傷理論,研究循環(huán)沖擊作用下完整巖體試件和節(jié)理巖體試件的累積損傷規(guī)律并分析其動(dòng)態(tài)裂紋擴(kuò)展模式,得到以下研究結(jié)論:(1)探討了完整及含不同貫通度節(jié)理巖體試件在沖擊過(guò)程中的節(jié)理法向動(dòng)態(tài)變形和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律。結(jié)果表明:相同沖擊能量作用下,完整巖體試件沖擊力峰值大于節(jié)理巖體試件,沖擊力峰值及節(jié)理剛度均與節(jié)理貫通度呈負(fù)相關(guān)性,試件動(dòng)態(tài)壓縮變形量與節(jié)理貫通度呈正相關(guān)性,節(jié)理法向閉合量隨著沖擊能量的增大逐漸增大。加載過(guò)程中,當(dāng)輸入能量不大時(shí),沖擊力做功大小與節(jié)理貫通度呈正相關(guān)性,但隨著沖擊能量的繼續(xù)增大,沖擊荷載做功先增加后減少。(2)通過(guò)分析不同組數(shù)、傾角節(jié)理巖體試件在不同沖擊條件下的力與位移時(shí)程曲線及力-位移曲線,研究了不同幾何特征節(jié)理巖體的動(dòng)力特性,得到試件動(dòng)態(tài)壓縮位移與節(jié)理組數(shù)、傾角以及下落高度呈正相關(guān)性。含單一傾斜節(jié)理巖體試件中,當(dāng)節(jié)理傾角為45°時(shí),動(dòng)荷載對(duì)巖體試件做功最大,試件抗沖擊強(qiáng)度最低。根據(jù)彈性損傷理論,試件彈性模量隨著損傷的增加逐漸降低,節(jié)理巖體試件的動(dòng)態(tài)變形是隨著動(dòng)態(tài)荷載的增加逐漸從彈性變形到塑性變形的轉(zhuǎn)變。(3)在相同沖擊能量下,不同組數(shù)節(jié)理巖體試件損傷度與節(jié)理組數(shù)及累計(jì)沖擊次數(shù)均呈正相關(guān)性,試件破壞形式隨著節(jié)理組數(shù)的增加從張剪復(fù)合破壞轉(zhuǎn)換為張拉破壞。不同傾角節(jié)理巖體試件動(dòng)態(tài)破壞時(shí),節(jié)理尖端裂紋與節(jié)理延伸線呈大約90°,且當(dāng)節(jié)理傾角為45°時(shí),試件最容易發(fā)生破壞。整個(gè)沖擊開裂過(guò)程中節(jié)理巖體試件裂紋經(jīng)過(guò)萌生、發(fā)展、搭接、貫穿的全過(guò)程。沖擊應(yīng)力波在節(jié)理裂隙處發(fā)生了復(fù)雜的透反射過(guò)程,同時(shí)節(jié)理裂隙的存在,耗散了部分沖擊能量。
【關(guān)鍵詞】：巖石動(dòng)力學(xué) 節(jié)理巖體 沖擊荷載 損傷規(guī)律 裂紋擴(kuò)展
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 引言13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 節(jié)理巖體法向變形14-15
• 1.2.2 節(jié)理巖體的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性15-17
• 1.2.3 循環(huán)動(dòng)載作用下巖體的累計(jì)損傷及裂紋擴(kuò)展規(guī)律17-19
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容19
• 1.4 技術(shù)路線和創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 1.4.1 主要技術(shù)路線19-20
• 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)20-21
• 第2章 模型實(shí)驗(yàn)21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 基本假設(shè)21-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱?/span>22-25
• 2.4 實(shí)驗(yàn)方案及測(cè)試25-31
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與加載25-27
• 2.4.2 沖擊穩(wěn)定性驗(yàn)證27-28
• 2.4.3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)28-30
• 2.4.4 動(dòng)態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)處理原理30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第3章 非貫通節(jié)理巖體法向動(dòng)態(tài)變形實(shí)驗(yàn)研究33-51
• 3.1 引言33-34
• 3.2 節(jié)理法向變形常用模型34-37
• 3.3 不同貫通度節(jié)理法向動(dòng)態(tài)壓縮規(guī)律研究37-46
• 3.3.1 沖擊過(guò)程中力、加速度與位移時(shí)程分析37-42
• 3.3.2 沖擊過(guò)程中節(jié)理法向變形的應(yīng)力波動(dòng)分析42-44
• 3.3.3 沖擊過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換分析44-46
• 3.4 不同沖擊能量下非貫通節(jié)理巖體法向動(dòng)態(tài)壓縮規(guī)律46-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 第4章 不同幾何特征節(jié)理巖體動(dòng)態(tài)力學(xué)特性51-63
• 4.1 引言51-52
• 4.2 不同傾角節(jié)理巖體的沖擊力學(xué)特性52-56
• 4.2.1 相同沖擊高度下不同傾角節(jié)理巖體的沖擊規(guī)律研究52-54
• 4.2.2 不同沖擊高度下節(jié)理巖體的沖擊規(guī)律研究54-56
• 4.3 不同組數(shù)層狀節(jié)理巖體的沖擊力學(xué)特性56-61
• 4.3.1 相同沖擊高度下不同組數(shù)節(jié)理巖體的沖擊規(guī)律研究56-59
• 4.3.2 不同沖擊高度下相同組數(shù)節(jié)理巖體的沖擊規(guī)律研究59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第5章 循環(huán)沖擊作用下節(jié)理巖體損傷及裂紋擴(kuò)展分析63-77
• 5.1 引言63
• 5.2 循環(huán)沖擊作用下節(jié)理巖體損傷規(guī)律63-69
• 5.2.1 理論分析64-65
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析65-69
• 5.3 節(jié)理巖體動(dòng)態(tài)破壞裂紋擴(kuò)展機(jī)理研究69-75
• 5.3.1 巖體的破壞類型69-70
• 5.3.2 裂隙尖端應(yīng)力分析70-72
• 5.3.3 動(dòng)載作用下節(jié)理巖體裂紋擴(kuò)展模式72-75
• 5.4 本章小結(jié)75-77
• 第6章 結(jié)論與展望77-81
• 6.1 結(jié)論77-78
• 6.2 展望78-81
• 參考文獻(xiàn)81-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果與參與科研項(xiàng)目情況89-91
• 一、攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果89
• 二、參與科研項(xiàng)目89-91
• 致謝91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：589397