發(fā)布時間：2021-06-23 14:13

　　隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(xué)性質(zhì)。然而巖體內(nèi)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(yīng)力的含共線裂紋的巖體翼裂紋起裂角進(jìn)行研究,然后基于FLAC3D軟件中的應(yīng)變軟化本構(gòu)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(jìn)行單軸壓縮力學(xué)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(xué)特性的影響。本文主要研究內(nèi)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(yīng)力、巖石性質(zhì)、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(yīng)力準(zhǔn)則,能夠更好地反映共線裂紋的起裂機理。計算結(jié)果表明由該方法得到的翼裂紋起裂角與試驗結(jié)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(dāng)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(dāng)裂隙為弧形時,模擬結(jié)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(dāng)傾角變大時,模型峰值強度也隨之... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(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(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

11（2）深埋型裂隙：裂隙位置位于巖體內(nèi)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(gòu)件表面或者埋深相對于構(gòu)件厚度較小，常簡化為半橢圓形裂隙。圖2-1裂隙按力學(xué)分類情況圖2-2裂隙按相對位置分類情況2.2斷裂力學(xué)相關(guān)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(xué)的相關(guān)基本理論進(jìn)行歸納總結(jié)（李世愚，2016；李慶芬，1998；程靳，2006）。斷裂力學(xué)是二十世紀(jì)中葉才形成的新興學(xué)科，距今發(fā)展僅有幾十年的歷史。斷裂力學(xué)作為固體力學(xué)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(lǐng)域，對斷裂力學(xué)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(yīng)力不超過材料的臨界應(yīng)力，就認(rèn)為材料強度是符合要求的。但是在實際工程實踐中，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)僅僅滿足常規(guī)強度理論的材料還未達(dá)到臨界應(yīng)力時就發(fā)生了斷裂破壞，導(dǎo)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(fù)雜，所以必須進(jìn)行更加深入的力學(xué)研究，于是斷裂力學(xué)應(yīng)運而生。

11（2）深埋型裂隙：裂隙位置位于巖體內(nèi)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(gòu)件表面或者埋深相對于構(gòu)件厚度較小，常簡化為半橢圓形裂隙。圖2-1裂隙按力學(xué)分類情況圖2-2裂隙按相對位置分類情況2.2斷裂力學(xué)相關(guān)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(xué)的相關(guān)基本理論進(jìn)行歸納總結(jié)（李世愚，2016；李慶芬，1998；程靳，2006）。斷裂力學(xué)是二十世紀(jì)中葉才形成的新興學(xué)科，距今發(fā)展僅有幾十年的歷史。斷裂力學(xué)作為固體力學(xué)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(lǐng)域，對斷裂力學(xué)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(yīng)力不超過材料的臨界應(yīng)力，就認(rèn)為材料強度是符合要求的。但是在實際工程實踐中，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)僅僅滿足常規(guī)強度理論的材料還未達(dá)到臨界應(yīng)力時就發(fā)生了斷裂破壞，導(dǎo)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(fù)雜，所以必須進(jìn)行更加深入的力學(xué)研究，于是斷裂力學(xué)應(yīng)運而生。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]含弧形預(yù)制裂隙砂巖力學(xué)特征試驗研究[J]. 朱棟,靖洪文,尹乾,陶祥令,宗義江.  煤炭學(xué)報. 2019(09)
[2]考慮T應(yīng)力的巖石壓剪裂紋起裂機理[J]. 劉紅巖.  巖土工程學(xué)報. 2019(07)
[3]基于應(yīng)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(yīng)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(xué)與工程學(xué)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(xué)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(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(04)
[7]FLAC3D應(yīng)變軟化與摩爾庫倫模型工程應(yīng)用對比[J]. 王凱,刁心宏,賴建英,黃綱領(lǐng).  中國科技論文. 2015(01)
[8]巖石不等長裂紋應(yīng)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(xué)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(shù). 2014(08)
[10]不同傾角節(jié)理組和錨固效應(yīng)對巖體特性的影響[J]. 王文,朱維申,馬海萍,張磊.  巖土力學(xué). 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(xué)(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(xué) 2007

碩士論文
[1]基于應(yīng)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(zhì)大學(xué)(北京) 2017



本文編號：3245086