本文關(guān)鍵詞：硬質(zhì)裂隙巖體三軸加載及卸荷蠕變特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來隨著一些如高邊坡、大型地下洞室等重大巖體工程項(xiàng)目的實(shí)施,越來越多的工程實(shí)踐表明,硬質(zhì)巖體的變形破壞常常會(huì)經(jīng)歷一個(gè)較為明顯的時(shí)效過程。基于此,結(jié)合導(dǎo)師國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“高殘余應(yīng)力下卸荷破裂硬巖的流變特性及時(shí)效擴(kuò)展機(jī)理研究”(41172243),本文以錦屏I級(jí)水電站大理巖和重慶機(jī)場砂巖為原樣制備裂隙巖體,采用室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值計(jì)算等相結(jié)合的方法,對(duì)常規(guī)單、三軸壓縮條件下裂隙巖體的變形及破壞特征、不同加載與卸荷路徑條件下裂隙巖體的蠕變特性、裂隙巖體加載及卸荷蠕變本構(gòu)模型及參數(shù)相關(guān)性、裂隙巖體蠕變損傷模型和裂隙巖體時(shí)效擴(kuò)展模擬計(jì)算方法等進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下:①對(duì)制備的完整巖石及不同類型的裂隙巖體進(jìn)行了單、三軸壓縮試驗(yàn),研究了完整巖石與裂隙巖體的強(qiáng)度與變形特征,以及各類巖石與裂隙巖體的破壞特征,并采用數(shù)值軟件AUTODYN對(duì)三軸壓縮條件下雙裂隙砂巖的擴(kuò)展模式進(jìn)行了模擬;②利用RLW-2000巖石流變?cè)囼?yàn)機(jī)對(duì)完整大理巖、單裂隙巖體模型試件以及雙裂隙砂巖等進(jìn)行了三軸加載及卸荷蠕變?cè)囼?yàn)研究,重點(diǎn)分析了分級(jí)卸荷量對(duì)大理巖三軸蠕變特性的影響,不同類型的裂隙巖體在三軸加載及卸荷蠕變條件下的變形與破壞特征,并與常規(guī)三軸壓縮條件下裂隙巖體的特征應(yīng)力和破壞模式進(jìn)行了對(duì)比;③基于三軸加卸荷蠕變?cè)囼?yàn)曲線特征采用傳統(tǒng)的元件模型對(duì)未出現(xiàn)加速蠕變階段的完整巖石、裂隙巖體的三軸蠕變特性進(jìn)行了描述,采用最小二乘法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí),并對(duì)不同條件下的參數(shù)變化規(guī)律展開了系統(tǒng)地討論;④根據(jù)已有的相關(guān)研究成果,假定沒有出現(xiàn)加速蠕變階段的裂隙巖體其裂隙未擴(kuò)展,從而將預(yù)制的裂隙看成一種初始損傷并計(jì)算其損傷變量,并利用應(yīng)變等效和能量等價(jià)原理建立了裂隙巖體損傷流變本構(gòu)模型,從而建立了完整巖石與裂隙巖體間的關(guān)系,并與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比與分析;⑤根據(jù)試驗(yàn)及理論分析結(jié)果,并結(jié)合國內(nèi)外已有的相關(guān)研究成果,基于裂隙巖體的變形及破裂在裂隙尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子K與亞臨界斷裂韌度K0和斷裂韌度KC間的大小不同而有較大區(qū)別的認(rèn)識(shí),提出了裂隙巖體的數(shù)值計(jì)算方法。并以FLAC2D有限差分軟件為基礎(chǔ),利用FISH語言編寫本構(gòu)模型進(jìn)行二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)了裂隙巖體蠕變的程序化計(jì)算。并分別以單個(gè)單元和多個(gè)單元建立模型,計(jì)算模型在受恒定荷載作用下隨時(shí)間的變形與破壞特征,驗(yàn)證了所建立的數(shù)值模擬方案的科學(xué)性。
【關(guān)鍵詞】：巖體力學(xué) 硬質(zhì)裂隙巖體 三軸加載及卸荷應(yīng)力路徑 蠕變特性 裂紋擴(kuò)展
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 論文研究意義及立論依據(jù)10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及評(píng)述12-20
• 1.2.1 巖石蠕變特性試驗(yàn)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 巖石蠕變本構(gòu)模型理論研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.3 裂隙巖體蠕變特性研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 主要研究內(nèi)容20-21
• 1.4 技術(shù)路線21-24
• 2 裂隙巖體壓縮力學(xué)特性試驗(yàn)研究24-60
• 2.1 引言24-25
• 2.2 試驗(yàn)技術(shù)25-30
• 2.2.1 試樣制備25-28
• 2.2.2 主要試驗(yàn)設(shè)備28-29
• 2.2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法29-30
• 2.3 完整巖石的力學(xué)特性30-34
• 2.3.1 大理巖相似材料物理力學(xué)參數(shù)30-31
• 2.3.2 砂巖力學(xué)參數(shù)及破壞特征31-34
• 2.4 單裂隙巖體相似材料單軸壓縮試驗(yàn)34-36
• 2.5 雙裂隙砂巖常規(guī)壓縮試驗(yàn)36-45
• 2.5.1 裂隙充填物力學(xué)參數(shù)36-37
• 2.5.2 單軸壓縮試驗(yàn)37-38
• 2.5.3 三軸壓縮試驗(yàn)38-45
• 2.6 雙裂隙砂巖三軸壓縮裂紋擴(kuò)展演化模擬45-58
• 2.6.1 數(shù)值計(jì)算模型及參數(shù)45-48
• 2.6.2 緩緩裂隙組合巖體擴(kuò)展及貫通模式48-51
• 2.6.3 陡緩裂隙組合巖體擴(kuò)展及貫通模式51-54
• 2.6.4 陡陡裂隙組合巖體擴(kuò)展及貫通模式54-58
• 2.7 本章小結(jié)58-60
• 3 裂隙巖體三軸加載及卸荷蠕變特性試驗(yàn)研究60-90
• 3.1 引言60
• 3.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)60-64
• 3.3 試驗(yàn)技術(shù)64-65
• 3.3.1 主要試驗(yàn)設(shè)備64-65
• 3.3.2 試驗(yàn)加載路徑及數(shù)據(jù)處理方法65
• 3.4 分級(jí)卸荷量對(duì)大理巖三軸蠕變特性的影響分析65-69
• 3.5 單裂隙巖體相似材料三軸卸荷蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果分析69-72
• 3.5.1 破壞強(qiáng)度及模式分析69-71
• 3.5.2 變形特征分析71-72
• 3.6 雙裂隙砂巖三軸加載及卸荷蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果分析72-88
• 3.6.1 加載蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果及分析72-84
• 3.6.2 卸荷蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果及分析84-88
• 3.7 本章小結(jié)88-90
• 4 裂隙巖體加載及卸荷蠕變本構(gòu)模型與參數(shù)相關(guān)性分析90-112
• 4.1 引言90
• 4.2 元件組合模型90-95
• 4.2.1 基本元件90-92
• 4.2.2 典型組合模型92-94
• 4.2.3 一維模型向三維的推廣94-95
• 4.3 不同分級(jí)卸荷量下大理巖蠕變模型及參數(shù)規(guī)律分析95-100
• 4.3.1 蠕變模型選取與參數(shù)反演95-98
• 4.3.2 模型參數(shù)隨分級(jí)卸荷量變化規(guī)律分析98-100
• 4.4 單裂隙巖體相似模型三軸卸荷蠕變模型及參數(shù)規(guī)律分析100-101
• 4.5 雙裂隙砂巖三軸加載及卸荷蠕變模型與參數(shù)規(guī)律分析101-110
• 4.5.1 加載蠕變模型與參數(shù)反演101-104
• 4.5.2 加載蠕變模型參數(shù)變化規(guī)律分析104-107
• 4.5.3 卸荷蠕變模型與參數(shù)變化規(guī)律分析107-110
• 4.5.4 關(guān)于裂隙巖體蠕變模型選取的討論110
• 4.6 本章小結(jié)110-112
• 5 基于損傷力學(xué)的巖體裂隙不擴(kuò)展階段蠕變模型研究112-128
• 5.1 引言112
• 5.2 巖體損傷變量112-117
• 5.2.1 巖體損傷變量定義描述112-115
• 5.2.2 巖體損傷變量計(jì)算115-117
• 5.3 巖體有效應(yīng)力117-118
• 5.4 巖體損傷蠕變模型及試驗(yàn)對(duì)比118-126
• 5.4.1 基于Lemaitre應(yīng)變等效原理的巖體損傷蠕變模型118-119
• 5.4.2 基于Sidoroff能量等價(jià)原理的巖體損傷蠕變模型119-121
• 5.4.3 與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比121-126
• 5.5 本章小結(jié)126-128
• 6 基于斷裂力學(xué)的巖體裂隙時(shí)效擴(kuò)展數(shù)值模擬128-152
• 6.1 引言128
• 6.2 巖體裂隙時(shí)效擴(kuò)展模型128-133
• 6.2.1 裂紋長度與時(shí)間的關(guān)系128-129
• 6.2.2 裂紋擴(kuò)展模式假定129-133
• 6.3 數(shù)值計(jì)算模型及程序流程133-137
• 6.3.1 數(shù)值計(jì)算方案133-135
• 6.3.2 Burgers粘彈塑性損傷蠕變模型135-136
• 6.3.3 程序流程圖136-137
• 6.4 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果137-149
• 6.4.1 單個(gè)單元模型138-145
• 6.4.2 多個(gè)單元模型145-149
• 6.5 本章小結(jié)149-152
• 7 結(jié)論與展望152-156
• 7.1 主要結(jié)論152-154
• 7.2 對(duì)后續(xù)研究工作的展望154-156
• 致謝156-158
• 參考文獻(xiàn)158-172
• 附錄172-173
• A. 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄172
• B. 作者在攻讀博士學(xué)位期間申請(qǐng)的專利172-173
• C. 作者在攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目173

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本文編號(hào)：349372