巖石是一種宏觀連續(xù)但微觀不連續(xù)的特殊介質(zhì)材料,內(nèi)部充滿了大量孔隙、節(jié)理等缺陷,且呈隨機狀態(tài)分布,這些特殊結(jié)構(gòu)導致巖石具有明顯的尺寸效應。研究表明,不同尺寸的巖樣,其變形過程及破壞模式明顯不同,并且尺寸對巖石的抗壓強度、彈性模量、耗散能等性質(zhì)有顯著影響。因而,尺寸效應一直都是巖石力學領域中被重點關注的研究課題之一。本文以花崗巖為研究對象,將巖石加工成不同長徑比的圓柱體試件進行單軸壓縮實驗,得到了全過程應力-應變關系曲線。根據(jù)試驗結(jié)果,分析了巖樣長徑比對巖石強度、變形特性以及破裂形式的影響規(guī)律。通過理論研究,分別推導并提出了巖樣尺寸對巖石抗壓強度影響的理論模型,巖樣尺寸與巖石變形破壞過程中耗散能的理論計算表達式。將理論結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比發(fā)現(xiàn),二者吻合良好。在此基礎上研究了單軸壓縮條件下巖石材料強度和變形尺寸效應的物理機制,分析討論了巖樣尺寸對于巖石變形破壞過程中能量耗散過程的影響機理。采用FLAC3D軟件模擬研究了不同尺寸巖樣在單軸壓縮過程中裂紋產(chǎn)生、發(fā)展及貫通的過程,分析了應力、應變、耗散能的變化狀況,并將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果、理論計算結(jié)果進行對比驗證,對比結(jié)果比較吻合,從而證明了... 

【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 巖石能量耗散特征與規(guī)律研究
        1.2.2 巖石尺寸效應研究的研究現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀小結(jié)
    1.4 本文研究內(nèi)容與技術路線
        1.4.1 本文主要研究內(nèi)容
        1.4.2 本文技術路線
第二章 巖石尺寸對巖石抗壓強度的影響研究
    2.1 引言
    2.2 巖石材料尺寸效應的試驗研究
    2.3 巖石材料尺寸效應的理論模型推導
        2.3.1 巖石材料力學參數(shù)的尺寸效應
        2.3.2 理論模型推導
        2.3.3 理論模型驗證
    2.4 小結(jié)
第三章 巖石尺寸對巖石變形破壞過程中的能量耗散的影響研究
    3.1 引言
    3.2 主要能量形式分析
    3.3 巖石能量計算及特征
        3.3.1 能量分析
        3.3.2 能量計算
        3.3.3 巖石能量積聚與耗散規(guī)律
    3.4 巖石尺寸對耗散能影響的理論分析
        3.4.1 理論模型推導
        3.4.2 理論模型的驗證
    3.5 小結(jié)
第四章 巖石材料尺寸效應的數(shù)值模擬研究
    4.1 引言
    4.2 巖土體應變軟化特征與簡化模型
    4.3 FLAC3D軟件中的應變軟化模型
        4.3.1 應變軟化模型彈性法則
        4.3.2 屈服函數(shù)與勢函數(shù)
        4.3.3 塑性修正
    4.4 巖石試件模型建立及結(jié)果分析
        4.4.1 巖石試件模型建立與網(wǎng)格劃分
        4.4.2 巖石單軸壓縮數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        4.4.3 不同尺寸巖樣單軸壓縮過程中的能量演化規(guī)律
        4.4.4 長徑比L/D=2的巖樣單軸壓縮過程中裂縫擴展規(guī)律
    4.5 小結(jié)
第五章 結(jié)論及展望
    5.1 研究結(jié)論
    5.2 研究展望
參考文獻
在學期間的研究成果
致謝



本文編號：3172638