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(jī)狀態(tài)分布,這些特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致巖石具有明顯的尺寸效應(yīng)。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(qiáng)度、彈性模量、耗散能等性質(zhì)有顯著影響。因而,尺寸效應(yīng)一直都是巖石力學(xué)領(lǐng)域中被重點(diǎn)關(guān)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(jìn)行單軸壓縮實(shí)驗(yàn),得到了全過程應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,分析了巖樣長徑比對巖石強(qiáng)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(dǎo)并提出了巖樣尺寸對巖石抗壓強(qiáng)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(dá)式。將理論結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn),二者吻合良好。在此基礎(chǔ)上研究了單軸壓縮條件下巖石材料強(qiáng)度和變形尺寸效應(yīng)的物理機(jī)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(jī)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(yīng)力、應(yīng)變、耗散能的變化狀況,并將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果、理論計算結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證,對比結(jié)果比較吻合,從而證明了... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)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(xué)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(yīng)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(shù)路線
        1.4.1 本文主要研究內(nèi)容
        1.4.2 本文技術(shù)路線
第二章 巖石尺寸對巖石抗壓強(qiáng)度的影響研究
    2.1 引言
    2.2 巖石材料尺寸效應(yīng)的試驗(yàn)研究
    2.3 巖石材料尺寸效應(yīng)的理論模型推導(dǎo)
        2.3.1 巖石材料力學(xué)參數(shù)的尺寸效應(yīng)
        2.3.2 理論模型推導(dǎo)
        2.3.3 理論模型驗(yàn)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(dǎo)
        3.4.2 理論模型的驗(yàn)證
    3.5 小結(jié)
第四章 巖石材料尺寸效應(yīng)的數(shù)值模擬研究
    4.1 引言
    4.2 巖土體應(yīng)變軟化特征與簡化模型
    4.3 FLAC3D軟件中的應(yīng)變軟化模型
        4.3.1 應(yīng)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(kuò)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(xiàn)
在學(xué)期間的研究成果
致謝



本文編號：3172638