本文選題：凝灰質粉砂巖　切入點：單軸壓縮　出處：《西華大學》2017年碩士論文

【摘要】：蠕變特性作為巖土最重要的力學特性之一,直接關系到土木工程建筑的穩(wěn)定性和安全性。蠕變是質點在外力作用下沿晶體邊界擴散或質點穿過晶體內部空穴擴散而表現(xiàn)出的一種宏觀現(xiàn)象。隨著基礎建設工程中地下工程的不斷涌現(xiàn),蠕變對工程建筑的影響效應越來越大,如隧道圍巖斷裂、邊坡失穩(wěn)和巷道底鼓等不良現(xiàn)象。另一方面,地下建筑往往深埋于地底,受水環(huán)境作用,蠕變效應表現(xiàn)得更為明顯。雖然目前有許多巖石蠕變方面的研究成果,但是對于巖體在不同含水率下的蠕變研究并不多見,因此本文結合前人的相關研究成果,制備凝灰質粉砂巖試件,并對其進行了在不同含水狀態(tài)下的常規(guī)力學特性試驗和單軸蠕變試驗,并結合試驗結果進行理論分析。主要的研究工作及成果如下:(1)對從“路灣隧道”現(xiàn)場采集新鮮的凝灰質粉砂巖按照《工程巖體試驗方法標準》GB/T50266-2013中的規(guī)定,將凝灰質粉砂巖巖樣加工成長寬為100*50mm的圓柱體,并采用“沸騰法”將試件制備為四種不同含水率狀態(tài),分別為?(28)%0、?(28)%41.0、?(28)%75.0、?(28)%04.1。(2)采用MTS-815型巖石材料力學試驗機,對加工好的巖樣進行單軸壓縮試驗,獲得了四種含水率狀態(tài)下的彈性模量、泊松比、單軸抗壓強度值和應力——應變曲線,為單軸蠕變試驗的分級荷載提供了試驗數(shù)據(jù)基礎。(3)對凝灰質粉砂巖進行了耐崩解性試驗和X射線衍射試驗,結果表明凝灰質粉砂巖是由石英(50%)、斜長石(19%)、伊利石(9%)、方解石(15%)、綠泥石(5%)和黃鐵礦(2%)所組成的一種具有中等耐久性的泥巖。(4)基于凝灰質粉砂巖飽和狀態(tài)下的單軸壓縮試驗結果,推導了單軸蠕變試驗的分級荷載等級值,采用巖石三軸蠕變試驗機,基于“陳氏加載法”獲得了四種不同含水狀態(tài)下的巖樣的單軸蠕變試驗曲線,分析了在相同含水率不同荷載等級下和相同荷載等級不同含水率情況下的凝灰質粉砂巖的蠕變變化規(guī)律。(5)基于巖樣的蠕變曲線性質,采用burgers模型來模擬衰減蠕變階段和等速蠕變階段的蠕變曲線。同時引進一種非線性的黏塑性元件,將該黏塑性元件與傳統(tǒng)的burgers模型串聯(lián)得到一種改進的burgers模型,將其命名為SBN-burgers模型,用改進后的模型模擬巖樣蠕變曲線的加速蠕變階段,并推導了該模型的一維和三維應力狀態(tài)下的蠕變本構方程。(6)基于Originpro數(shù)據(jù)處理軟件,利用軟件強大的自定義函數(shù)擬合曲線功能,基于Levenberg—Marquardt算法,對SNB-burgers模型一維蠕變本構模型參數(shù)進行了回歸反演,將得到的理論蠕變曲線與試驗蠕變曲線相比較,其相關系數(shù)均在0.9以上,表明“SBN-burgers”模型能較好地模擬凝灰質粉砂巖的單軸蠕變特性。
[Abstract]:As one of the most important mechanical properties of rock and soil, creep property is directly related to the stability and safety of civil engineering buildings.Creep is a macroscopic phenomenon in which the particle diffuses along the crystal boundary or the particle diffuses through the hole in the crystal under the action of external force.With the continuous emergence of underground engineering in infrastructure construction, the influence of creep on engineering buildings is becoming more and more serious, such as tunnel surrounding rock fracture, slope instability and roadway floor bulging and other bad phenomena.On the other hand, the creep effect of underground buildings is more obvious due to the effect of water environment.Although there are a lot of research achievements on rock creep at present, there are few researches on creep of rock mass under different moisture content.The conventional mechanical property tests and uniaxial creep tests were carried out under different aqueous conditions, and the theoretical analysis was carried out on the basis of the experimental results.Poisson's ratio, uniaxial compressive strength and stress-strain curves, which provide experimental data basis for graded load of uniaxial creep test, are used to test the disintegration resistance and X-ray diffraction of tuffaceous siltstone.The graded load grade values of uniaxial creep tests are derived. Based on Chen's loading method, the uniaxial creep test curves of four kinds of rock samples with different water content are obtained by using a rock triaxial creep testing machine.The creep variation law of tuffaceous siltstone under the same water content and different load levels and different moisture content is analyzed. The creep curve properties of rock samples are analyzed.The burgers model is used to simulate the creep curves of the attenuated creep stage and the isokinetic creep stage.At the same time, a nonlinear viscoplastic element is introduced. An improved burgers model is obtained by connecting the viscoplastic element with the traditional burgers model. The modified model is named SBN-burgers model. The improved model is used to simulate the accelerated creep stage of the creep curve of rock samples.The creep constitutive equation under one and three dimensional stress states of the model is derived. The creep constitutive equation is based on Originpro data processing software. The function of fitting curves by using the software's self-defined function is used, and based on the Levenberg-Marquardt algorithm, the creep constitutive equation of the model is derived.The parameters of one-dimensional creep constitutive model of SNB-burgers model are regressed. The theoretical creep curve is compared with the experimental creep curve, and the correlation coefficient is above 0.9.It is shown that the "SBN-burgers" model can well simulate the uniaxial creep characteristics of tuffaceous siltstone.
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU452

【參考文獻】

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本文編號：1721986