基于微裂隙變形與擴展的巖石凍融損傷本構(gòu)模型研究
本文關(guān)鍵詞: 凍脹力 裂隙擴展 彈性模量 凍融循環(huán) 塑性特征 出處:《巖土力學》2015年12期 論文類型:期刊論文
【摘要】:在凍融條件下巖石微裂隙中的水發(fā)生相變,體積膨脹,對微裂隙產(chǎn)生很大的凍脹力,當凍脹力超過巖石的抗拉強度時,微裂隙擴展。溫度升高時,水又進入新的微裂隙,如此反復(fù)循環(huán)造成了巖石的損傷。據(jù)此,將巖石中的微裂隙等效為扁平狀橢圓裂隙,基于斷裂力學建立了單條微裂隙下裂隙擴展長度與凍脹力的關(guān)系,考慮巖石中微裂隙的分布,將巖石凍融條件下的應(yīng)變分解為初始損傷應(yīng)變、附加損傷應(yīng)變和塑性應(yīng)變,建立了彈塑性凍融損傷本構(gòu)模型。最后,通過巖石凍融試驗對該模型的合理性進行了驗證,結(jié)果表明,該模型能夠較好地模擬巖石在不同凍融次數(shù)下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線。
[Abstract]:Under the condition of freezing and thawing, the water in the rock microfissures undergo phase transformation and volume expansion, which results in a great frost heave force on the microcracks. When the frost heave force exceeds the tensile strength of the rock, the microfracture expands and the temperature rises. The water enters into the new microfissure again and again, which causes damage to the rock. Accordingly, the micro-fracture in the rock is equivalent to the flat elliptical fissure. Based on fracture mechanics, the relationship between crack propagation length and frost heaving force is established. Considering the distribution of microcracks in rock, the strain under freeze-thaw condition is decomposed into initial damage strain. The damage constitutive model of elastic-plastic freeze-thaw damage is established by adding damage strain and plastic strain. Finally, the rationality of the model is verified by rock freeze-thaw test, and the results show that the model is reasonable. The model can well simulate the stress-strain curve of rock under different freezing and thawing times.
【作者單位】: 中國地質(zhì)大學(北京)工程技術(shù)學院;中鐵七局集團有限公司勘測設(shè)計院;
【基金】:國家自然科學基金(No.41162009) 中央高校基本科研基金(No.53200859243)~~
【分類號】:TU45
【正文快照】: Foundation item:Project supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant No.41162009)and Basic Research Funds for CentralUniversities(Grant No.53200859243).1引言耐久性和實用性是寒區(qū)工程建設(shè)的重要指標,在寒區(qū)建設(shè)和資源開采過程中,會遇到很
【參考文獻】
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1 李云鵬;王芝銀;;巖石低溫單軸壓縮力學特性[J];北京科技大學學報;2011年06期
2 李金玉,曹建國,徐文雨,林莉,關(guān)遇時;混凝土凍融破壞機理的研究[J];水利學報;1999年01期
3 楊更社,蒲毅彬,馬巍;寒區(qū)凍融環(huán)境條件下巖石損傷擴展研究探討[J];實驗力學;2002年02期
4 徐光苗,劉泉聲;巖石凍融破壞機理分析及凍融力學試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2005年17期
5 曹林衛(wèi);彭向和;楊春和;任中俊;;三軸壓縮下巖石類材料的細觀損傷 滲流耦合本構(gòu)模型[J];巖石力學與工程學報;2009年11期
6 楊更社;奚家米;李慧軍;程磊;;三向受力條件下凍結(jié)巖石力學特性試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2010年03期
7 張慧梅;楊更社;;凍融與荷載耦合作用下巖石損傷模型的研究[J];巖石力學與工程學報;2010年03期
8 劉泉聲;康永水;劉小燕;;凍結(jié)巖體單裂隙應(yīng)力場分析及熱-力耦合模擬[J];巖石力學與工程學報;2011年02期
9 方云;喬梁;陳星;嚴紹軍;翟國林;梁亞武;;云岡石窟砂巖循環(huán)凍融試驗研究[J];巖土力學;2014年09期
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1 徐光苗;寒區(qū)巖體低溫、凍融損傷力學特性及多場耦合研究[D];中國科學院研究生院(武漢巖土力學研究所);2006年
【共引文獻】
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1 汪斌華,郭剛,于杰,涂銘旌;PC/ABS共混物的儀表沖擊試驗研究[J];工程塑料應(yīng)用;2003年06期
2 王鳳武,樓夢麟,徐人平,張立翔,王時越;混凝土單軸受壓強度可靠度與置信度研究[J];四川建筑科學研究;2004年02期
3 鞏妮娜;劉西拉;;從結(jié)構(gòu)工程的角度看混凝土在凍融循環(huán)下的破壞標準[J];四川建筑科學研究;2005年06期
4 唐光普;劉西拉;;基于唯象損傷觀點的混凝土凍害模型研究[J];四川建筑科學研究;2007年03期
5 張全勝,高廣運,楊更社,蒲毅彬;銅川紫紅色軟砂巖凍結(jié)效應(yīng)實驗CT識別[J];地下空間與工程學報;2005年02期
6 李明;陳洪凱;;裸洞隧道病害整治防護技術(shù)研究[J];地下空間與工程學報;2007年05期
7 楊更社;奚家米;;煤礦立井凍結(jié)設(shè)計理論的研究現(xiàn)狀與展望分析[J];地下空間與工程學報;2010年03期
8 劉新榮;傅晏;鄭穎人;梁寧慧;;水巖相互作用對巖石劣化的影響研究[J];地下空間與工程學報;2012年01期
9 姜翠香,趙耀,劉土光;含裂紋有限加筋板應(yīng)力強度因子的求解[J];船舶力學;2005年01期
10 安玉科;佴磊;;凍融循環(huán)作用下節(jié)理巖體錨固性能退化機理和模式[J];吉林大學學報(地球科學版);2012年02期
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1 趙吉坤;;基于流固耦合的巖石細觀破壞分析[A];滲流力學與工程的創(chuàng)新與實踐——第十一屆全國滲流力學學術(shù)大會論文集[C];2011年
2 王立成;;不同特性混凝土凍融循環(huán)后雙軸壓壓統(tǒng)一強度準則[A];現(xiàn)代水利水電工程抗震防災(zāi)研究與進展(2011年)[C];2011年
3 葉偉坤;孟慶山;;裸洞隧道病害形成耦合機制分析[A];第九屆全國巖土力學數(shù)值分析與解析方法討論會論文集[C];2007年
4 李云鵬;王芝銀;;巖石低溫單軸壓縮力學特性研究[A];2010年海峽兩岸材料破壞/斷裂學術(shù)會議暨第十屆破壞科學研討會/第八屆全國MTS材料試驗學術(shù)會議論文集[C];2010年
5 王雷;徐興平;張辛;;海底管線懸空疲勞壽命研究[A];中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會海洋鋼結(jié)構(gòu)分會2010年學術(shù)會議暨第六屆理事會第三次會議論文集[C];2010年
6 王立久;王丹江;;混凝土的凍融破壞研究現(xiàn)狀[A];高性能混凝土的研究與應(yīng)用——第五屆全國高性能混凝土學術(shù)交流會論文[C];2004年
7 何珊儒;李偉榮;黃秀豐;;巖體穩(wěn)定性的野外判據(jù)[A];中國地質(zhì)學會工程地質(zhì)專業(yè)委員會2006年學術(shù)年會暨“城市地質(zhì)環(huán)境與工程”學術(shù)研討會論文集[C];2006年
8 熊輝霞;張耀庭;司馬玉洲;;基于損傷理論的預(yù)應(yīng)力混凝土梁彈性模量分析[A];第18屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集第Ⅱ冊[C];2009年
9 楊更社;奚家米;;煤礦立井凍結(jié)設(shè)計理論的研究現(xiàn)狀與展望分析[A];西部礦山建設(shè)工程理論與實踐[C];2009年
10 李金玉;鄧正剛;曹建國;關(guān)遇時;林莉;田軍濤;李芳;王愛勤;王志剛;彭濤;蔡梅珠;張秀梅;;混凝土抗凍性的定量化設(shè)計[A];第五屆全國混凝土耐久性學術(shù)交流會論文集[C];2000年
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1 鄧華鋒;庫水變幅帶水—巖作用機理和作用效應(yīng)研究[D];武漢大學;2010年
2 劉衛(wèi)東;改性聚丙烯纖維混凝土的工程性能研究[D];東華大學;2010年
3 楊慧;水—巖作用下多裂隙巖體斷裂機制研究[D];中南大學;2010年
4 柴紅保;基于巖體斷裂損傷模型的邊坡穩(wěn)定性研究[D];中南大學;2010年
5 孟筠青;煤層高壓脈動注水防治煤與瓦斯突出理論與技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(北京);2011年
6 王志國;深部開采上覆巖層中采動裂隙網(wǎng)絡(luò)演化規(guī)律研究[D];中國礦業(yè)大學(北京);2011年
7 楊立云;巖石類材料的動態(tài)斷裂與圍壓下爆生裂紋的實驗研究[D];中國礦業(yè)大學(北京);2011年
8 孫增智;道路水泥混凝土耐久性設(shè)計研究[D];長安大學;2010年
9 延永東;氯離子在損傷及開裂混凝土內(nèi)的輸運機理及作用效應(yīng)[D];浙江大學;2011年
10 喬墩;減縮劑對水泥基材料收縮抑制作用及機理研究[D];重慶大學;2010年
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1 李克建;濟南燕翅山山體變形機理及治理研究[D];山東科技大學;2010年
2 張偉杰;基于滲流—應(yīng)力耦合作用的裂隙型底板突水機理及危險性預(yù)測研究[D];山東科技大學;2010年
3 代兵權(quán);改性聚丙烯纖維混凝土耐久性能試驗研究[D];鄭州大學;2010年
4 徐義洪;滲流作用下深部礦場采動圍巖的傳熱機理研究[D];遼寧工程技術(shù)大學;2009年
5 雷瑞麗;極端洪水和低溫條件下的土石壩安全評價[D];長沙理工大學;2010年
6 吳奕琴;基于Pushover分析的橋梁結(jié)構(gòu)抗震評估方法的研究與應(yīng)用[D];中南林業(yè)科技大學;2010年
7 董敬勛;持續(xù)荷載對粉煤灰混凝土凍融性能的影響[D];北京交通大學;2011年
8 劉偉;摻廢舊輪胎橡膠粉混凝土抗凍耐久性試驗研究[D];大連理工大學;2011年
9 龍玉鳳;莫高窟棧道混凝土耐久性研究[D];蘭州大學;2011年
10 譚文杰;硫鋁酸鍶鈣水泥及耐久性的研究[D];濟南大學;2011年
【二級參考文獻】
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1 朱元林,張家懿,彭萬巍,沈忠言,苗麗娜;凍土的單軸壓縮本構(gòu)關(guān)系[J];冰川凍土;1992年03期
2 何平,朱元林,張家懿,沈忠言,俞祁浩;飽和凍結(jié)粉土的動彈模與動強度[J];冰川凍土;1993年01期
3 朱元林,吳紫汪,何平,馬巍;我國凍土力學研究新進展及展望[J];冰川凍土;1995年S1期
4 朱元林,彭萬巍,王顯耀,蔡中民;應(yīng)變率及溫度對凍結(jié)黃土抗拉強度的影響[J];冰川凍土;1995年S1期
5 李萍,徐學祖,蒲毅彬,王家澄,陶兆祥,王玉杰;利用圖像數(shù)字化技術(shù)分析凍結(jié)緣特征[J];冰川凍土;1999年02期
6 李萍,徐學祖,陳峰峰;凍結(jié)緣和凍脹模型的研究現(xiàn)狀與進展[J];冰川凍土;2000年01期
7 賴遠明,吳紫汪,朱元林,廖全榮;大坂山隧道圍巖凍融損傷的CT分析[J];冰川凍土;2000年03期
8 何平,程國棟,朱元林;土體凍結(jié)過程中的熱質(zhì)遷移研究進展[J];冰川凍土;2001年01期
9 毛雪松,胡長順,竇明健,侯仲杰;正凍土中水分場和溫度場耦合過程的動態(tài)觀測與分析[J];冰川凍土;2003年01期
10 金會軍,喻文兵,陳友昌,高曉飛,李馥清,姚志祥;多年凍土區(qū)輸油管道工程中的(差異性)融沉和凍脹問題[J];冰川凍土;2005年03期
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1 王鐵行;多年凍土地區(qū)路基計算原理及臨界高度研究[D];長安大學;2001年
2 羅彥斌;寒區(qū)隧道凍害等級劃分及防治技術(shù)研究[D];北京交通大學;2010年
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1 王爾康,徐士進,萬玉秋;太湖泥盆系基巖沖擊變質(zhì)卸載微裂隙的發(fā)現(xiàn)與意義[J];中國科學(D輯:地球科學);2001年11期
2 Stuart Crampin;高原;;兩種類型微裂隙(英文)[J];Applied Geophysics;2014年01期
3 趙東寧;李明霞;張艷霞;王成;;微裂隙對灰質(zhì)泥巖強度的影響分析[J];人民長江;2013年22期
4 寇紹全,O.Alm;微裂隙和花崗巖的抗拉強度[J];力學學報;1987年04期
5 劉新華,,沈照理,鐘佐q
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