隨著我國基礎設施建設的不斷發(fā)展,巖體工程中都不可避免地涉及到巖體的力學性質。然而巖體內部存在著不同尺度、不同形狀的節(jié)理和裂隙。因此,對不同形狀和大小的裂隙擴展規(guī)律研究就顯得十分必要。本文首先對考慮T應力的含共線裂紋的巖體翼裂紋起裂角進行研究,然后基于FLAC3D軟件中的應變軟化本構模型對巖體中含有不同形狀、不同規(guī)格和排列方式的裂隙巖體進行單軸壓縮力學特性分析,并重點探究裂隙形狀為弧形裂隙、彎折裂隙及不等長裂隙對巖體力學特性的影響。本文主要研究內容及成果如下:（1）基于Kachanov法和前人的研究,建立了綜合考慮T應力、巖石性質、裂紋幾何參數(shù)、強度參數(shù)、變形參數(shù)和裂紋間相互作用的最大周向應力準則,能夠更好地反映共線裂紋的起裂機理。計算結果表明由該方法得到的翼裂紋起裂角與試驗結果吻合較好,并且能夠反映裂紋間相互作用對翼裂紋起裂角的影響。通過參數(shù)敏感性分析發(fā)現(xiàn)當裂紋間距較小時,裂紋間相互作用對裂紋各尖端翼裂紋起裂角影響十分明顯。（2）當裂隙為弧形時,模擬結果表明模型峰值強度隨著拱高的增加而降低,且裂隙弦長對峰值強度也有影響。裂隙傾角影響著弧形裂隙的擴展路徑,當傾角變大時,模型峰值強度也隨之... 

【文章來源】：中國地質大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術路線圖

11（2）深埋型裂隙：裂隙位置位于巖體內部，從外觀無法被發(fā)現(xiàn)，通常情況下，深埋型裂隙會被視為橢圓片狀或者圓形片狀。（3）表面型裂隙：裂隙位于構件表面或者埋深相對于構件厚度較小，常簡化為半橢圓形裂隙。圖2-1裂隙按力學分類情況圖2-2裂隙按相對位置分類情況2.2斷裂力學相關基本理論為了較為全面分析巖體裂紋擴展機制，本文對斷裂力學的相關基本理論進行歸納總結（李世愚，2016；李慶芬，1998；程靳，2006）。斷裂力學是二十世紀中葉才形成的新興學科，距今發(fā)展僅有幾十年的歷史。斷裂力學作為固體力學的一個分支，主要用于研究材料發(fā)生斷裂破壞產(chǎn)生的問題。隨著近幾十年科技的飛速發(fā)展，簡單的斷裂理論已經(jīng)無法滿足實際工程的需要，尤其是在航空、土木工程、機械工程等領域，對斷裂力學理論提出了更高的要求。傳統(tǒng)的強度計算方法中，只要實際應力不超過材料的臨界應力，就認為材料強度是符合要求的。但是在實際工程實踐中，學者們發(fā)現(xiàn)僅僅滿足常規(guī)強度理論的材料還未達到臨界應力時就發(fā)生了斷裂破壞，導致許多事故的發(fā)生。尤其是在材料含有微小裂隙時，材料斷裂條件更為復雜，所以必須進行更加深入的力學研究，于是斷裂力學應運而生。

11（2）深埋型裂隙：裂隙位置位于巖體內部，從外觀無法被發(fā)現(xiàn)，通常情況下，深埋型裂隙會被視為橢圓片狀或者圓形片狀。（3）表面型裂隙：裂隙位于構件表面或者埋深相對于構件厚度較小，常簡化為半橢圓形裂隙。圖2-1裂隙按力學分類情況圖2-2裂隙按相對位置分類情況2.2斷裂力學相關基本理論為了較為全面分析巖體裂紋擴展機制，本文對斷裂力學的相關基本理論進行歸納總結（李世愚，2016；李慶芬，1998；程靳，2006）。斷裂力學是二十世紀中葉才形成的新興學科，距今發(fā)展僅有幾十年的歷史。斷裂力學作為固體力學的一個分支，主要用于研究材料發(fā)生斷裂破壞產(chǎn)生的問題。隨著近幾十年科技的飛速發(fā)展，簡單的斷裂理論已經(jīng)無法滿足實際工程的需要，尤其是在航空、土木工程、機械工程等領域，對斷裂力學理論提出了更高的要求。傳統(tǒng)的強度計算方法中，只要實際應力不超過材料的臨界應力，就認為材料強度是符合要求的。但是在實際工程實踐中，學者們發(fā)現(xiàn)僅僅滿足常規(guī)強度理論的材料還未達到臨界應力時就發(fā)生了斷裂破壞，導致許多事故的發(fā)生。尤其是在材料含有微小裂隙時，材料斷裂條件更為復雜，所以必須進行更加深入的力學研究，于是斷裂力學應運而生。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]含弧形預制裂隙砂巖力學特征試驗研究[J]. 朱棟,靖洪文,尹乾,陶祥令,宗義江.  煤炭學報. 2019(09)
[2]考慮T應力的巖石壓剪裂紋起裂機理[J]. 劉紅巖.  巖土工程學報. 2019(07)
[3]基于應變軟化模型的巖體單軸壓縮裂隙擴展[J]. 李胡勇,馬錚錚,張亞東,劉紅巖.  煤礦安全. 2018(04)
[4]T應力對閉合裂紋斷裂行為的理論和實驗研究[J]. 趙彥琳,范勇,朱哲明,周昌林,邱豪.  巖石力學與工程學報. 2018(06)
[5]尖端相交裂隙砂巖強度與破裂演化特征試驗研究[J]. 熊飛,靖洪文,蘇海健,杜明瑞,尹乾,韓觀勝.  煤炭學報. 2017(04)
[6]拉、壓剪作用下煤巖不等長共線裂紋相互作用[J]. 席婧儀,陳忠輝,朱帝杰,張偉,洪欽峰.  遼寧工程技術大學學報(自然科學版). 2015(04)
[7]FLAC3D應變軟化與摩爾庫倫模型工程應用對比[J]. 王凱,刁心宏,賴建英,黃綱領.  中國科技論文. 2015(01)
[8]巖石不等長裂紋應力強度因子及起裂規(guī)律研究[J]. 席婧儀,陳忠輝,朱帝杰,陳慶豐.  巖土工程學報. 2015(04)
[9]完整巖石試件和含有裂隙巖石試件在單軸壓縮下破壞過程的數(shù)值模擬研究[J]. 劉超.  煤炭技術. 2014(08)
[10]不同傾角節(jié)理組和錨固效應對巖體特性的影響[J]. 王文,朱維申,馬海萍,張磊.  巖土力學. 2013(03)

博士論文
[1]水泥基脆性材料不等長裂紋相互作用與擴展規(guī)律研究[D]. 席婧儀.中國礦業(yè)大學(北京) 2015
[2]脆性材料中三維裂隙斷裂試驗、理論與數(shù)值模擬研究[D]. 郭彥雙.山東大學 2007

碩士論文
[1]基于應變軟化模型的巖體裂隙壓縮擴展數(shù)值模擬研究[D]. 張亞東.中國地質大學(北京) 2017



本文編號：3245086