本文關(guān)鍵詞：硬脆性巖石直接拉伸力學(xué)試驗(yàn)與計(jì)算分析研究

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【摘要】：近年來(lái),在水電、交通、能源開采與儲(chǔ)備、核廢物處置等前沿工程領(lǐng)域中,巖土工程得到迅速發(fā)展,工程中由張拉應(yīng)力引起的巖石內(nèi)部裂紋擴(kuò)展及其變形破壞問(wèn)題也越來(lái)越多。對(duì)堅(jiān)硬巖體的張拉破壞,應(yīng)考慮采用拉應(yīng)變破壞準(zhǔn)則進(jìn)行判斷,而巖石軸向直接拉伸試驗(yàn)是測(cè)試巖石極限拉應(yīng)變的唯一方法。由于軸向直接拉伸法試驗(yàn)在巖石試件加工、與試驗(yàn)機(jī)的連接以及對(duì)中控制偏心等方面存在許多困難,室內(nèi)試驗(yàn)中關(guān)于巖石軸向拉伸試驗(yàn)的研究極少。目前,測(cè)試巖石抗拉強(qiáng)度一般采用巴西劈裂試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)等間接試驗(yàn)方法。間接拉伸試驗(yàn)方法中,巖石試件并非出于單純的拉伸應(yīng)力狀態(tài)下,其測(cè)試的抗拉強(qiáng)度必然存在誤差。同時(shí),間接試驗(yàn)方法無(wú)法有效獲得拉應(yīng)力作用下巖石的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線,無(wú)法了解巖石極限拉應(yīng)變和拉伸變形破壞特性。因此研制巖石直接拉伸試驗(yàn)裝置,并開展巖石軸向直接拉伸試驗(yàn)研究以確定其變形規(guī)律和力學(xué)性能具有十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)研制了巖石直接拉伸試驗(yàn)定位裝置,包括粘接對(duì)中裝置和拉伸對(duì)中裝置,分別消除了巖石試件在粘接和受拉過(guò)程中的偏心,整套裝置可配合萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)開展巖石直接拉伸試驗(yàn),操作簡(jiǎn)單,裝卸方便,可重復(fù)利用。(2)使用該套對(duì)中裝置,首次對(duì)孟底溝、大崗山、溪洛渡和錦屏一級(jí)等大型水電站壩區(qū)的多種硬脆性巖石開展了直接拉伸試驗(yàn),有效測(cè)得其抗拉強(qiáng)度、極限拉應(yīng)變、拉伸彈模等拉伸力學(xué)參數(shù),并獲得拉應(yīng)力-拉應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線。(3)對(duì)巖石的直接拉伸試驗(yàn)與間接拉伸試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)比結(jié)果表明：直接拉伸法測(cè)得的巖石抗拉強(qiáng)度小于劈裂法,二者的比值為0.60-0.71。巖石直接拉伸破壞斷口的微細(xì)觀電鏡掃描試驗(yàn)結(jié)果顯示：巖石直接拉伸破壞微觀破壞形貌主要有穿晶斷裂、晶間斷裂。相比于劈裂試驗(yàn),直接拉伸斷口新鮮,沒(méi)有巖渣堆積,沒(méi)有剪切或摩擦痕跡。(4)利用RFPA軟件進(jìn)行了巖石直接拉伸試驗(yàn)的數(shù)值模擬計(jì)算,計(jì)算與試驗(yàn)中試樣破壞形態(tài)一致,拉應(yīng)力-拉應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線比較吻合,抗拉強(qiáng)度與極限拉應(yīng)變值相差不超過(guò)5%。計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了巖石直接拉伸試驗(yàn)裝置的先進(jìn)性,和試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：硬脆性巖石 巖石直接拉伸試驗(yàn)裝置 拉伸力學(xué)參數(shù) 拉應(yīng)力-拉應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 中文摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 選題背景和研究意義14-15
• 1.1.1 選題背景14
• 1.1.2 研究意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 關(guān)于巖石直接拉伸試驗(yàn)方法方面15-18
• 1.2.2 關(guān)于巖石直接拉伸力學(xué)特性方面18-20
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及思路20-21
• 1.4 創(chuàng)新點(diǎn)21-23
• 第二章 巖石直接拉伸試驗(yàn)裝置的研制23-40
• 2.1 裝置的研制理念23-24
• 2.2 裝置的研制過(guò)程24-28
• 2.2.1 套筒粘接對(duì)中裝置25-26
• 2.2.2 單立柱端部粘接對(duì)中裝置26-28
• 2.2.3 雙立柱端部粘接對(duì)中裝置28
• 2.3 巖石直接拉伸試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)28-33
• 2.3.1 裝置的設(shè)計(jì)與構(gòu)造28-32
• 2.3.2 裝置的技術(shù)優(yōu)勢(shì)32-33
• 2.4 巖石軸向拉伸試驗(yàn)裝置的使用方法33-35
• 2.4.1 粘接對(duì)中裝置的使用方法33-34
• 2.4.2 拉伸對(duì)中裝置的使用方法34-35
• 2.5 粘接劑的比選35-39
• 2.5.1 比選試驗(yàn)工況35-38
• 2.5.2 比選試驗(yàn)結(jié)果38-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 第三章 水電站壩區(qū)硬脆性巖石直接拉伸力學(xué)試驗(yàn)及分析40-65
• 3.1 工程概況40-41
• 3.2 試驗(yàn)工況41-44
• 3.3 試驗(yàn)過(guò)程44-45
• 3.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析45-55
• 3.4.1 巖石直接拉伸破壞形態(tài)45-49
• 3.4.2 巖石直接拉伸變形特征49-52
• 3.4.3 巖石直接拉伸力學(xué)參數(shù)52-55
• 3.5 巖石直接拉伸試驗(yàn)與間接拉伸試驗(yàn)的對(duì)比55-57
• 3.6 巖石直接拉伸破壞微細(xì)觀電鏡掃描試驗(yàn)57-63
• 3.6.1 巖石直接拉伸微觀破壞形貌57-63
• 3.6.2 與劈裂破壞微觀形貌的對(duì)比63
• 3.7 本章小結(jié)63-65
• 第四章 巖石直接拉伸試驗(yàn)的數(shù)值模擬及試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證65-85
• 4.1 試件形狀對(duì)巖石軸向拉伸試驗(yàn)影響的數(shù)值模擬分析65-70
• 4.1.1 計(jì)算手段65-67
• 4.1.2 計(jì)算工況67-68
• 4.1.3 計(jì)算參數(shù)與模型68
• 4.1.4 試件形狀對(duì)巖石軸向拉伸試驗(yàn)的影響分析68-70
• 4.2 試件尺寸對(duì)巖石軸向拉伸試驗(yàn)影響的數(shù)值模擬分析70-77
• 4.2.1 計(jì)算手段70-71
• 4.2.2 計(jì)算工況71-72
• 4.2.3 計(jì)算參數(shù)與模型72-74
• 4.2.4 試件尺寸對(duì)巖石軸向拉伸試驗(yàn)的影響分析74-77
• 4.3 膠的厚度對(duì)巖石軸向拉伸試驗(yàn)影響的數(shù)值模擬分析77-79
• 4.3.1 計(jì)算工況77
• 4.3.2 計(jì)算參數(shù)與模型77-78
• 4.3.3 膠的厚度對(duì)巖石軸向拉伸試驗(yàn)的影響分析78-79
• 4.4 巖石直接拉伸試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證79-84
• 4.4.1 計(jì)算工況79-80
• 4.4.2 計(jì)算參數(shù)與模型80-81
• 4.4.3 直接拉伸試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比81-84
• 4.5 本章小結(jié)84-85
• 第五章 總結(jié)與展望85-87
• 5.1 總結(jié)85-86
• 5.2 展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文92-93
• 致謝93-94
• 附件94

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1065212