地下工程開(kāi)挖是一個(gè)卸荷過(guò)程,加荷路徑與卸荷路徑下巖體破壞機(jī)制存在明顯差異。關(guān)于巖石卸荷破壞機(jī)制的研究已有很多,學(xué)者開(kāi)展了大量的宏觀破壞試驗(yàn)工作,但是巖石卸荷破壞細(xì)觀機(jī)制的研究尚不完善。本文采用試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式,開(kāi)展了大理巖常規(guī)三軸與恒軸壓、卸圍壓的破壞試驗(yàn)和顆粒流細(xì)觀模擬,分析了卸荷路徑下大理巖的力學(xué)特性,破壞形式以及能量轉(zhuǎn)換規(guī)律,討論了卸荷速率,初始卸荷位置以及圍壓對(duì)巖石破壞的影響規(guī)律。論文取得的主要成果如下:（1）開(kāi)展大理巖常規(guī)三軸和峰值前、峰值后恒軸壓卸圍壓破壞試驗(yàn),分析了加荷和卸荷路徑下大理巖變形各階段的彈性能和耗散能的變化規(guī)律。結(jié)果表明,圍壓對(duì)能量耗散起抑制作用,從而延緩彈性應(yīng)變能的釋放,這種現(xiàn)象在常規(guī)三軸試驗(yàn)中尤為明顯。卸荷路徑下,彈性能釋放速率加快,模型破壞更加劇烈。（2）基于大理巖破壞過(guò)程試驗(yàn)數(shù)據(jù),利用Fish語(yǔ)言編程在PFC2D程序中建立顆粒流數(shù)值模型,采用變量控制法系統(tǒng)研究了顆粒流程序PFC2D中各個(gè)細(xì)觀參數(shù)對(duì)模型宏觀參數(shù)（如彈性模量,峰值應(yīng)力,泊松比）以及破壞形式的影響規(guī)律,最終確定了一組能正確反映大理巖變形特征的細(xì)觀參數(shù)。模擬結(jié)果表明,細(xì)觀模型在外荷載... 

【文章來(lái)源】：青島理工大學(xué)山東省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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巖石力學(xué)電液伺服試驗(yàn)機(jī)首先開(kāi)展室內(nèi)常規(guī)三軸加荷破壞試驗(yàn)，為后面的恒軸壓、卸圍壓試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支撐

青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文6第2章大理巖加卸荷破壞試驗(yàn)結(jié)果分析2.1試驗(yàn)介紹2.1.1常規(guī)三軸加荷破壞試驗(yàn)試驗(yàn)在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)MTS815電液伺服試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，如圖2.1所示。巖樣取自同批大理巖巖塊，加工成直徑為50mm高為100mm的圓柱試樣。巖樣精度滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。圖2.1巖石力學(xué)電液伺服試驗(yàn)機(jī)首先開(kāi)展室內(nèi)常規(guī)三軸加荷破壞試驗(yàn)，為后面的恒軸壓、卸圍壓試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支撐。常規(guī)三軸試驗(yàn)應(yīng)力路徑如圖2.2，分兩個(gè)階段：圖2.2常規(guī)三軸試驗(yàn)應(yīng)力路徑圖第一階段：采用應(yīng)力控制施加圍壓，當(dāng)圍壓23=達(dá)到初始設(shè)定值（10MPa、20MPa、

青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文730MPa、40MPa）時(shí)停止；第二階段：保持圍壓23=恒定不變，通過(guò)位移控制以0.003mm/s的速率繼續(xù)給巖樣施加軸向壓力1，直至最終破壞時(shí)停止。2.1.2恒軸壓、卸圍壓破壞試驗(yàn)大量工程實(shí)踐表明，隧道開(kāi)挖卸荷會(huì)導(dǎo)致圍巖應(yīng)力重分布，軸向應(yīng)力不斷升高，徑向應(yīng)力不斷減少，該過(guò)程可以近似采用實(shí)驗(yàn)室中的卸荷破壞試驗(yàn)來(lái)模擬。室內(nèi)卸荷試驗(yàn)的應(yīng)力路徑很多，不同應(yīng)力路徑下的卸荷試驗(yàn)會(huì)得到不同的規(guī)律,造成這種差異的主導(dǎo)因素是軸壓的變化[2]。為減小軸壓變化對(duì)試樣破壞過(guò)程的影響，本文選擇恒軸壓、卸圍壓路徑研究巖體的卸荷破壞機(jī)理。在不同圍壓下（10MPa、20MPa、30MPa、40MPa），使大理巖在峰值前、峰值后80%處保持軸壓恒定不變，以不同速率卸圍壓(0.2MPa/s、0.4MPa/s、0.6MPa/s、0.8MPa/s)直至破壞，試驗(yàn)應(yīng)力路徑如圖2.3，分為三個(gè)階段：圖2.3峰值前、峰值后恒軸壓卸圍壓試驗(yàn)應(yīng)力路徑圖第一階段：OF段：通過(guò)應(yīng)力控制施加圍壓，加載圍壓23=至目標(biāo)值時(shí)停止；第二階段：FA段：保持圍壓23=不變，通過(guò)位移控制以0.003mm/s的速率繼續(xù)施加軸向壓力1至定值(峰值前（A點(diǎn)）、峰值后（B點(diǎn)）應(yīng)力80%處，在圖2.3中A、B實(shí)為同一點(diǎn)，所以用虛線區(qū)分開(kāi))；第三階段：AC段、BC段：保持軸力恒定，在峰值前、峰值后按不同的卸荷速率（0.2MPa/s、0.4MPa/s、0.6MPa/s、0.8MPa/s）卸圍壓直至巖樣完全破壞。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同細(xì)觀組分花崗巖力學(xué)特性的顆粒流模擬[J]. 趙奎,伍文凱,曾鵬,劉永光,李勝平.  礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā). 2020(01)
[2]基于FLAC3D的巖石邊坡分步開(kāi)挖穩(wěn)定性分析[J]. 蔡佳豪.  四川建筑. 2019(03)
[3]深部煤巖體卸荷損傷變形演化特征數(shù)值模擬及驗(yàn)證[J]. 蔡永博,王凱,袁亮,徐超,付強(qiáng),孔德磊.  煤炭學(xué)報(bào). 2019(05)
[4]花崗巖三軸循環(huán)加卸載宏細(xì)觀特性的三維顆粒流模擬[J]. 張英,丁忠岐,房鋮,叢濱亭.  礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā). 2019(04)
[5]大理巖加、卸荷破壞過(guò)程的三維顆粒流模擬[J]. 叢怡,叢宇,張黎明,賈樂(lè)鑫,王在泉.  巖土力學(xué). 2019(03)
[6]基于顆粒流的模擬巖石結(jié)構(gòu)面細(xì)觀參數(shù)敏感性研究[J]. 許強(qiáng),黃曼,馬成榮.  科技通報(bào). 2018(01)
[7]不同圍壓下頁(yè)巖殘余強(qiáng)度及破裂面特征的試驗(yàn)研究[J]. 梁運(yùn)培,李清淼,顧義磊,鄒全樂(lè),李全貴.  采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[8]基于實(shí)際分布的花崗巖顆粒流模擬幾何模型[J]. 徐金明,趙丹,黃大勇.  地下空間與工程學(xué)報(bào). 2017(03)
[9]脆性巖石宏細(xì)觀破壞機(jī)制的卸荷速率影響效應(yīng)研究[J]. 叢宇,馮夏庭,鄭穎人,王在泉,邱士利.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2016(S2)
[10]分階段卸荷過(guò)程中構(gòu)造煤的力學(xué)特征及能量演化分析[J]. 張軍偉,姜德義,趙云峰,陳結(jié),李林.  煤炭學(xué)報(bào). 2015(12)

博士論文
[1]復(fù)雜受力狀態(tài)下裂隙巖體滲透特性試驗(yàn)研究[D]. 尹乾.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]瞬態(tài)卸荷巖體破壞的三維數(shù)值模擬研究[D]. 張興業(yè).燕山大學(xué) 2017



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