本文關(guān)鍵詞：非貫通裂隙巖體復(fù)合損傷本構(gòu)模型研究

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【摘要】：斷裂力學(xué)主要是針對(duì)含有內(nèi)部裂紋的均質(zhì)材料,研究其在外荷載作用下內(nèi)部裂紋的擴(kuò)展規(guī)律,用斷裂力學(xué)來研究巖石的破壞問題在某些特定條件下是適合的,但它無法描述分布極不均勻的微裂紋和微裂隙等幾何不連續(xù)缺陷。引入宏觀損傷張量可以描述宏觀裂隙對(duì)巖石造成的初始宏觀缺陷,同樣沒有考慮巖石內(nèi)部微裂隙分布的隨機(jī)性。基于統(tǒng)計(jì)細(xì)觀損傷力學(xué)的研究方法能通過用一定假設(shè)條件下的概率分布函數(shù)來描述巖樣內(nèi)部存在的微損傷,描述巖樣內(nèi)部微損傷隨外部荷載變化的統(tǒng)計(jì)演化方程也能被確定。這種研究方法建立了描述細(xì)觀損傷和宏觀荷載之間的橋梁,描述完整巖石較為合適,但不能描述同時(shí)含有宏細(xì)觀不同尺度缺陷裂隙巖體。本文以非貫通裂隙巖體為研究對(duì)象,基于宏細(xì)觀損傷耦合建立損傷本構(gòu)模型,用于裂隙巖體強(qiáng)度和變形的分析、預(yù)測(cè)。將宏細(xì)觀損傷耦合計(jì)算方法應(yīng)用到寒區(qū)節(jié)理巖體,并對(duì)寒區(qū)節(jié)理巖體的風(fēng)化程度進(jìn)行預(yù)測(cè)。本文主要研究成果如下：(1)單軸壓縮下所提出的基于宏細(xì)觀缺陷耦合的復(fù)合損傷模型既能反映完整巖石的變形和強(qiáng)度,又能刻畫非貫通裂隙的主要幾何、力學(xué)特征和試件的尺寸效應(yīng)。模型能比較全面地考慮非貫通裂隙巖體的宏觀損傷和細(xì)觀受荷行為,克服了以往宏觀損傷變量需要引入傳壓系數(shù)和傳剪系數(shù)的不足,以及利用無限大板理論進(jìn)行計(jì)算帶來的誤差。(2)在此基礎(chǔ)上針對(duì)常規(guī)三軸壓縮所提出的三維損傷模型能較好地描述裂隙巖樣峰前應(yīng)力應(yīng)變行為。利用模型討論了不同圍壓下裂隙巖體宏細(xì)觀缺陷對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律,結(jié)果表明宏細(xì)觀缺陷對(duì)巖石力學(xué)特性的影響具有明顯的圍壓效應(yīng)。(3)針對(duì)寒區(qū)節(jié)理巖體所提出的凍融受荷復(fù)合損傷變量可以較好地反映節(jié)理巖體的凍融損傷特性。當(dāng)凍融循環(huán)對(duì)節(jié)理巖體峰值應(yīng)變影響較小時(shí),由完整巖石凍融循環(huán)下的單軸抗壓強(qiáng)度和節(jié)理巖體未凍融時(shí)的力學(xué)參數(shù),可以對(duì)凍融循環(huán)條件下節(jié)理巖體的風(fēng)化程度做出合理預(yù)測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：巖石力學(xué) 非貫通裂隙 損傷耦合 本構(gòu)模型 凍融荷載
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【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5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題11-14
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 存在的問題13-14
• 1.3 論文的研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線14-16
• 1.3.1 研究目標(biāo)與內(nèi)容14-15
• 1.3.2 技術(shù)路線與研究方案15-16
• 第2章 裂隙巖體斷裂與損傷基礎(chǔ)16-25
• 2.1 巖石斷裂判據(jù)16-22
• 2.1.1 復(fù)合裂紋的擴(kuò)展理論16-21
• 2.1.2 復(fù)合裂紋巖石的斷裂判據(jù)21-22
• 2.2 巖石損傷介紹22-23
• 2.2.1 損傷的定義及變量選擇22-23
• 2.2.2 統(tǒng)計(jì)細(xì)觀損傷力學(xué)簡(jiǎn)介23
• 2.3 裂隙巖體的損傷張量23-25
• 第3章 基于宏細(xì)觀損傷耦合的非貫通裂隙巖體本構(gòu)模型25-47
• 3.1 受荷巖石細(xì)觀損傷模型25-29
• 3.1.1 巖石細(xì)觀缺陷的受荷損傷演化25-26
• 3.1.2 分布參數(shù)的確定及物理意義26-29
• 3.2 受荷裂隙巖體損傷模型29-37
• 3.2.1 宏細(xì)觀缺陷耦合的損傷變量29-31
• 3.2.2 考慮宏觀缺陷的損傷變量計(jì)算31-36
• 3.2.3 受荷裂隙巖體損傷本構(gòu)方程36-37
• 3.3 計(jì)算實(shí)例與模型驗(yàn)證37-45
• 3.4 小結(jié)45-47
• 第4章 常規(guī)三軸下非貫通裂隙巖體復(fù)合損傷本構(gòu)模型47-60
• 4.1 受荷巖石細(xì)觀損傷模型47-48
• 4.2 受荷裂隙巖體損傷模型48-53
• 4.2.1 宏細(xì)觀缺陷耦合的損傷張量48-49
• 4.2.2 考慮宏觀缺陷的損傷張量計(jì)算49-52
• 4.2.3 受荷裂隙巖體損傷本構(gòu)方程52-53
• 4.3 計(jì)算實(shí)例與模型驗(yàn)證53-59
• 4.4 小結(jié)59-60
• 第5章 凍融荷載耦合作用下節(jié)理巖體損傷本構(gòu)模型60-73
• 5.1 凍融受荷巖石細(xì)觀損傷模型60-62
• 5.1.1 巖石細(xì)觀缺陷的凍融損傷演化60
• 5.1.2 凍融受荷巖石細(xì)觀損傷演化方程60-62
• 5.2 凍融受荷節(jié)理巖體損傷模型62-63
• 5.2.1 凍融受荷節(jié)理巖體耦合損傷變量62-63
• 5.2.2 凍融受荷節(jié)理巖體損傷本構(gòu)方程63
• 5.3 計(jì)算實(shí)例與模型驗(yàn)證63-71
• 5.4 小結(jié)71-73
• 第6章 結(jié)語及展望73-75
• 6.1 結(jié)語73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-80
• 附錄80
• 發(fā)表論文情況80
• 參與項(xiàng)目情況80
• 榮譽(yù)獎(jiǎng)勵(lì)情況80

【參考文獻(xiàn)】

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