【摘要】：巖體是一種同時含有宏觀缺陷和細(xì)觀缺陷的損傷地質(zhì)體,這些缺陷的存在對巖體的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均會產(chǎn)生較大的影響。宏觀缺陷及細(xì)觀缺陷分別以不同的作用方式及機(jī)理對巖體的力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響,宏觀非貫通節(jié)理會使巖體產(chǎn)生各向異性損傷,而細(xì)觀缺陷則產(chǎn)生各向同性損傷。因此,本文綜合考慮巖體的宏觀缺陷、細(xì)觀缺陷及耦合作用對巖體力學(xué)性質(zhì)的影響,建立了非貫通節(jié)理巖體損傷本構(gòu)模型。本文開展的主要研究工作如下:(1)從彈性力學(xué)及斷裂力學(xué)的角度出發(fā),根據(jù)宏觀非貫通節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)不同,將其分為張開型和閉合型兩種情況進(jìn)行討論,張開型非貫通節(jié)理應(yīng)考慮節(jié)理尖端橫向應(yīng)力的影響,而閉合節(jié)理引入節(jié)理面變形參數(shù)對節(jié)理間應(yīng)力傳遞的影響,為此,分別推導(dǎo)了兩種情況下單條非貫通節(jié)理應(yīng)力強(qiáng)度因子的計算方法。(2)非貫通節(jié)理斷裂形式分為拉伸破壞和剪切破壞兩種,根據(jù)巖石材料參數(shù)建立了非貫通節(jié)理破壞形式的判別依據(jù),分別采用最大周向應(yīng)力理論及摩爾庫倫準(zhǔn)則對拉伸破壞及剪切破壞情況下節(jié)理尖端起裂角進(jìn)行研究。結(jié)果表明張開型非貫通節(jié)理的長度、傾角及橫向應(yīng)力等參數(shù)均會對巖體起裂路徑產(chǎn)生影響;而對于閉合型非貫通節(jié)理的起裂角與節(jié)理長度、傾角、內(nèi)摩擦角、法向剛度及切向剛度等有關(guān)。(3)基于損傷力學(xué)損傷應(yīng)變能釋放率及斷裂力學(xué)附加應(yīng)變能相關(guān)聯(lián)的原理推導(dǎo)了節(jié)理巖體宏觀損傷變量計算公式,并判斷節(jié)理損傷臨界角。考慮非貫通節(jié)理間的相互作用得到成組分布的非貫通節(jié)理尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的計算方法,并運(yùn)用MATLAB軟件求解非貫通節(jié)理巖體宏觀損傷變量。(4)基于Weibull細(xì)觀分布函數(shù)及軸向應(yīng)變準(zhǔn)則推導(dǎo)了細(xì)觀巖體損傷本構(gòu)模型,并利用軟化巖石的極限特性,根據(jù)應(yīng)力峰值點(diǎn)來確定細(xì)觀損傷模型的分布參數(shù)�；趶埩炕疞emaitre應(yīng)變等效假設(shè),推導(dǎo)了宏細(xì)觀缺陷耦合損傷張量的計算公式。最后對本文所建節(jié)理巖體損傷本構(gòu)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該模型很好的考慮了宏、細(xì)觀缺陷對巖體力學(xué)性質(zhì)的影響。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU45
【圖文】：

圖 2-3 節(jié)理尖端應(yīng)力分布圖標(biāo)系下應(yīng)力分布情況16）為直角坐標(biāo)系下節(jié)理尖端應(yīng)力分布情況，其中 Tx和坐標(biāo)轉(zhuǎn)化極坐標(biāo)系下節(jié)理尖端應(yīng)力分布展開式可表示為 2 2 Ι ΙΙ2 2 1/2Ι ΙΙ1/Ι ΙΙ1cos 3-cos - sin 3cos 1 + cos sin 2π2 21cos 1+cos -3 sin sin cos 2π21cos sin - 3cos 1 - sin cos sin cos 2π2x yx yx yθ θΚ θ Κ T θ+T θ+rθΚ θ Κ θ +T θ+T θ+ rrθΚ θ Κ θ- T θ θ+T θ θ+ rr r rθ 分別為極坐標(biāo)系 r-θ 下節(jié)理尖端應(yīng)力，其與參數(shù)尖端斷裂準(zhǔn)則

01530450 15 30 45 60 75 90裂起/角節(jié)理傾角/°η=0.1 η=0.2η=0.3 A.BobetC.Chaker B.Cotterell圖 2-12 起裂角隨節(jié)理傾角變化規(guī)律若其與條件均不變，取 M2為 0.7，內(nèi)摩擦角取為 60°，則由圖 2-11 可以，當(dāng)節(jié)理傾角為 0 至 12°時非貫通節(jié)理發(fā)生拉伸破壞，而節(jié)理傾角為 15°5°時非貫通節(jié)理發(fā)生剪切破壞，而當(dāng)非貫通節(jié)理傾角大于 45°時，非貫通再次發(fā)生拉伸破壞。根據(jù)不同的破壞模式，在不同傾角下分別計算非貫通節(jié)體的起裂角，計算結(jié)果如圖 2-13 所示。

圖 3-4 節(jié)理巖體滲壓模型，在滲透水壓 P 的影響下，節(jié)理面拉應(yīng)力，筆者認(rèn)為當(dāng)應(yīng)力n 大于 用；當(dāng)應(yīng)力n 小于等于 0 時為高分別求解兩種條件下節(jié)理尖端的應(yīng)降低了節(jié)理面的摩擦系數(shù) μ，為此系數(shù)的折減程度。在低滲透壓條件產(chǎn)生相對滑動趨勢，此時有效切應(yīng)effn ，Ⅰ、Ⅱ型應(yīng)力強(qiáng)度因子可以表示

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本文編號：2805240