本文關(guān)鍵詞：高應(yīng)力條件下巖石變形全過程統(tǒng)計損傷模擬方法

  更多相關(guān)文章： 高應(yīng)力 強(qiáng)度準(zhǔn)則 微元強(qiáng)度 統(tǒng)計損傷理論 本構(gòu)模型

【摘要】：隨著淺部資源的日益減少,進(jìn)入深部開采已經(jīng)成為國內(nèi)外礦產(chǎn)資源開采的趨勢。深部巖石處于“三高一擾動”的復(fù)雜環(huán)境,使得深部巖體的力學(xué)特性與淺部巖石相比有明顯的差別,同時也在造成了巖爆、突水、頂板大面積來壓和采空區(qū)失穩(wěn)等災(zāi)害性事故在程度上加劇,頻度上提高,成災(zāi)機(jī)理更加復(fù)雜。深入的研究高應(yīng)力條件下的巖體力學(xué)性質(zhì)對于避免深部資源開采過程中的重大事故發(fā)生,具有重要的理論指導(dǎo)意義和現(xiàn)實(shí)意義。而巖石變形全過程模擬能有助于了解巖石的力學(xué)性質(zhì)。因此為了更好的闡釋深部巖石的力學(xué)特性,本文建立了適用于高應(yīng)力條件下的巖石統(tǒng)計損傷本構(gòu)模型。為建立能夠反映高應(yīng)力條件下巖石變形全過程模擬方法,首先,對現(xiàn)階段國內(nèi)外的相關(guān)研究成果進(jìn)行總結(jié)和歸納,了解巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則的適應(yīng)條件,探討巖石材料的變形機(jī)理和變形過程,并對巖石的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了深入的研究為建立巖石的本構(gòu)模型打下基礎(chǔ)。采用非線性的Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則以適用高應(yīng)力條件下的巖石,并在此基礎(chǔ)上提出了高應(yīng)力條件下巖石微元強(qiáng)度度量方式,同時,引入統(tǒng)計損傷理論,考慮損傷閥值對巖石損傷度量的影響從而建立了統(tǒng)計損傷本構(gòu)模型;其次,根據(jù)巖石三軸試驗(yàn)曲線特征給出了模型參數(shù)的確定方法,并在峰值應(yīng)力和峰值應(yīng)變分別與圍壓之間的關(guān)系基礎(chǔ)上建立了能夠反映不同圍壓下巖石變形的統(tǒng)計損傷本構(gòu)模型。通過對Hoek-Brown準(zhǔn)則的修正,使其能夠描述高應(yīng)力條件下巖石的破壞特征,并引入統(tǒng)計損傷理論,考慮殘余強(qiáng)度對巖石損傷度量的影響從而建立了統(tǒng)計損傷本構(gòu)模型。最后,將試驗(yàn)曲線與本文模型的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行比較分析。研究結(jié)果表明:本文模型不僅能夠反映深部巖石的變形過程,還能較好地反映巖石強(qiáng)度隨圍壓變化的特性,表明了本文模型與方法具有一定的合理性和可行性。
【關(guān)鍵詞】：高應(yīng)力 強(qiáng)度準(zhǔn)則 微元強(qiáng)度 統(tǒng)計損傷理論 本構(gòu)模型
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU45
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則研究概況11-15
• 1.2.1 傳統(tǒng)的巖石強(qiáng)度理論11-14
• 1.2.2 高應(yīng)力條件下強(qiáng)度準(zhǔn)則的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 巖石本構(gòu)關(guān)系的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 基于經(jīng)典的連續(xù)介質(zhì)理論巖石本構(gòu)模型15-17
• 1.3.2 流變本構(gòu)模型17-18
• 1.3.3 損傷力學(xué)模型18
• 1.4 損傷力學(xué)的研究方法18-21
• 1.5 本文研究方案及主要內(nèi)容21-23
• 第2章 巖石的變形機(jī)理和變形過程23-38
• 2.1 概述23
• 2.2 巖石單軸壓縮的變形特征23-28
• 2.2.1 峰值前巖塊的變形特性24-27
• 2.2.2 峰值后巖塊的變形特性27-28
• 2.3 巖石的變形過程28-32
• 2.3.1 巖石三軸壓縮變形特性28-30
• 2.3.2 巖石在三向應(yīng)力狀態(tài)下的變形過程30-32
• 2.4 巖石的力學(xué)特性32-36
• 2.4.1 巖石的體積變化特性32-34
• 2.4.2 巖石的殘余強(qiáng)度特性34
• 2.4.3 側(cè)向壓力對巖石變形過程的影響34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-38
• 第3章 基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則高應(yīng)力條件下巖石變形全過程模擬38-47
• 3.1 概述38-39
• 3.2 基于應(yīng)變等價假設(shè)的巖石損傷模型39-40
• 3.3 基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的巖石變形全過程模擬40-46
• 3.3.1 統(tǒng)計損傷本構(gòu)模型42-43
• 3.3.2 模型參數(shù)的確定43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 基于Hoek-Brown準(zhǔn)則高應(yīng)力條件下巖石變形全過程模擬47-57
• 4.1 概述47
• 4.2 巖石殘余強(qiáng)度變形階段變形特征47-50
• 4.3 基于Hoek-Brown準(zhǔn)則的巖石損傷本構(gòu)模型50-55
• 4.3.1 Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則改進(jìn)研究50-51
• 4.3.2 統(tǒng)計損傷模型51-54
• 4.3.3 巖石損傷本構(gòu)模型參數(shù)的確定方法54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第5章 工程實(shí)例分析57-65
• 5.1 概述57
• 5.2 工程實(shí)例一57-61
• 5.3 工程實(shí)例二61-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論與展望65-68
• 結(jié)論65-66
• 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 致謝73-74
• 附錄A(攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)74

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