基于复合损伤的节理岩体动态本构模型研究

发布时间：2018-01-26 00:44

  本文关键词： 节理 高应变率 损伤 本构模型　出处：《岩土力学》2015年05期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：基于运用霍普金森压杆(SHPB)装置对节理岩体动载试验得出的数据,从节理面倾角、贯通度、厚度、组数、填充物及应变率等不同方面分析各因素对节理岩体力学特性的影响,通过对节理岩体在高应变率下的损伤机制和破坏形式进行分析的基础上,基于复合损伤理论,对广义Bingham模型进行改进,构造了节理岩体材料在不同应变率下动态响应的本构模型,对模型计算和试验结果的比较表明,该模型能够很好地描述节理岩体动荷载下初始弹性变形阶段、稳态塑性变形阶段和加速变形破坏阶段的应力-应变关系,并且理论与试验结果吻合较好,从而证明了该模型的正确性和合理性。
[Abstract]:Based on the data obtained from the dynamic load test of jointed rock mass by using the Hopkinson pressure bar (SHPB) device, the inclination angle, penetration degree, thickness and number of joints are obtained. The effects of various factors on the mechanical properties of jointed rock mass are analyzed from different aspects such as filler and strain rate. The damage mechanism and failure form of jointed rock mass under high strain rate are analyzed. Based on the composite damage theory, the generalized Bingham model is improved, and the constitutive model of dynamic response of jointed rock mass materials under different strain rates is constructed. The model can well describe the stress-strain relationship between the initial elastic deformation stage, the steady plastic deformation stage and the accelerated deformation failure stage of jointed rock mass under dynamic load, and the theoretical results are in good agreement with the experimental results. The correctness and rationality of the model are proved.
【作者单位】： 中国铁道科学研究院;中铁西北科学研究院有限公司;中国地质大学(北京)工程技术学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(No.41002113,No.41162009)
【分类号】：TU45
【正文快照】： 1引言自然界的岩体中存在大量的节理、层理等不连续面,这些含有不连续结构面的岩体称为节理岩体。节理岩体的定性不仅与完整岩石的强度有关,而且还受岩体内发育的节理面所控制。宏观上节理岩体由于节理面的方位、倾角不同而呈现出各向异性的特点,同时也是非均匀分布的。另外,

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 于亚伦,金科学;高应变率下的矿岩特性研究[J];爆炸与冲击;1990年03期

2 张吉宏;刘红岩;;综合考虑宏微观复合损伤的节理岩体本构模型[J];煤田地质与勘探;2013年06期

3 单仁亮,薛友松,张倩;岩石动态破坏的时效损伤本构模型[J];岩石力学与工程学报;2003年11期

4 刘文韬,王肖钧,周钟,胡秀章,王峰;岩石的连续损伤本构模型及在地下爆炸波数值计算中的应用[J];岩石力学与工程学报;2004年13期

5 梁昌玉;李晓;李守定;赫建明;马超锋;;岩石静态和准动态加载应变率的界限值研究[J];岩石力学与工程学报;2012年06期

6 张平;李宁;贺若兰;徐建光;;不同应变速率下非贯通裂隙介质的力学特性研究[J];岩土工程学报;2006年06期

7 谢理想;赵光明;孟祥瑞;;岩石在冲击载荷下的过应力本构模型研究[J];岩石力学与工程学报;2013年S1期

8 王文;朱维申;马海萍;张磊;;不同倾角节理组和锚固效应对岩体特性的影响[J];岩土力学;2013年03期

9 孙旭曙;李建林;王乐华;柏俊磊;姜照容;;单一预制节理试件各向异性力学特性试验研究[J];岩土力学;2014年S1期

相关博士学位论文 前1条

1 崔少东;岩石力学参数的时效性及非定常流变本构模型研究[D];北京交通大学;2010年

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 东兆星,单仁亮;岩石在动载作用下破坏模式与强度特性研究[J];爆破器材;2000年01期

2 单仁亮,陈石林,李宝强;花岗岩单轴冲击全程本构特性的实验研究[J];爆炸与冲击;2000年01期

3 周钟,王肖钧,赵凯,刘飞;水饱和岩石中爆炸应力波传播的数值模拟[J];爆炸与冲击;2005年04期

4 东兆星,单仁亮;高应变率下岩石本构特性的研究[J];工程爆破;1999年02期

5 乔河，王树仁;高应变率下岩石动态本构关系试验研究现状[J];工程爆破;1996年02期

6 葛科;刘恩龙;赵玲;;冲击荷载作用下岩石动力特性的试验研究[J];工程勘察;2010年05期

7 赵光明;谢理想;孟祥瑞;;软岩的动态力学本构模型[J];爆炸与冲击;2013年02期

8 高文蛟;单仁亮;苏永强;;无烟煤单轴冲击动态强度理论[J];爆炸与冲击;2013年03期

9 李杰;王明洋;张宁;范鹏贤;;深部岩体动力变形与破坏基本问题[J];中国工程科学;2013年05期

10 刘恩龙;张建海;何思明;张世殊;葛科;;循环荷载作用下岩石的二元介质模型[J];重庆理工大学学报(自然科学版);2013年09期

相关会议论文 前9条

1 张晓平;王思敬;韩庚友;张兵;;岩石单轴压缩条件下裂纹扩展试验研究——以片状岩石为例[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届（2011年度）学术年会论文集(中)[C];2012年

2 于亚伦;;高应变率下的岩石本构方程[A];岩石破碎理论与实践——全国第五届岩石破碎学术会论文选集[C];1992年

3 邓立坚;宋守志;徐小荷;;矿岩粉碎的动态过程测试与分析[A];岩石破碎理论与实践——全国第五届岩石破碎学术会论文选集[C];1992年

4 王乐华;李建林;杨学堂;陈平山;黄建文;;岩体弹塑粘损伤力学模型及其工程应用[A];第九届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2005年

5 于亚伦;;高应变率下的岩石动载特性对爆破效果的影响[A];第三届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1992年

6 于亚伦;蒋德全;;高应变率作用下岩石的微观损伤特征[A];第四届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1994年

7 梁昌玉;李晓;王声星;李守定;赫建明;马超锋;;岩石单轴压缩应力-应变特征的率相关性及能量机制试验研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2012年度（第12届）学术论文汇编——工程地质与水资源研究室[C];2013年

8 梁昌玉;李晓;张辉;李守定;赫建明;马超锋;;中低应变率范围内花岗岩单轴压缩特性的尺寸效应研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2013年度（第13届）学术论文汇编——工程地质与水资源研究室[C];2014年

9 李伟利;;“应变密度能”强度理论的建立与应用[A];第23届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2014年

相关博士学位论文 前10条

1 郭保华;循环加载下岩石裂隙变形与渗流的试验研究[D];河南理工大学;2010年

2 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年

3 杨文东;复杂高坝坝区边坡岩体的非线性损伤流变力学模型及其工程应用[D];山东大学;2011年

4 宫凤强;动静组合加载下岩石力学特性和动态强度准则的试验研究[D];中南大学;2010年

5 阳生权;爆破地震累积效应理论和应用初步研究[D];中南大学;2002年

6 张平;裂隙介质静动应力条件下的破坏模式与局部化渐进破损模型研究[D];西安理工大学;2004年

7 邱战洪;非线性动力损伤力学理论及其数值分析模型[D];浙江大学;2005年

8 刘永平;隧道脆性—准脆性围岩连续损伤特征研究[D];吉林大学;2005年

9 左宇军;动静组合加载下的岩石破坏特性研究[D];中南大学;2005年

10 刘建华;岩体力学行为拉格朗日分析方法研究与工程应用[D];山东大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 潘建武;含单一天然弱面岩石试样的力学特性研究[D];河南理工大学;2010年

2 马诺诺;露天矿爆破振动强度物理量分析及其时频特征研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

3 李楠楠;准预裂爆破技术研究与应用[D];辽宁工程技术大学;2010年

4 王卫超;煤体中爆炸应力波及爆破作用的试验研究[D];河南理工大学;2010年

5 汪斌;深部大理岩的加卸载力学特性及多场耦合研究[D];武汉理工大学;2011年

6 姚鹏;炸药与岩石的匹配分析研究[D];武汉理工大学;2011年

7 肖刚;岩体冒落诱发冲击振动特征及其动力响应机理研究[D];山东理工大学;2011年

8 闫超;基于BP神经网络的煤矿深埋硐室软岩流变参数反演分析[D];安徽理工大学;2011年

9 刘文震;煤在冲击载荷下的动态力学特性试验研究[D];安徽理工大学;2011年

10 周铎;爆破振动对古建筑物的影响以及古建筑物的防震措施[D];内蒙古科技大学;2010年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李建林;三峡工程岩石拉剪断裂特性的试验研究[J];地下空间;2002年02期

2 蒋维;邓建;李隐;;基于对数正态分布的岩石损伤本构模型研究[J];地下空间与工程学报;2010年06期

3 章根德;岩石对冲击载荷的动态响应[J];爆炸与冲击;1982年02期

4 于亚伦,金科学;高应变率下的矿岩特性研究[J];爆炸与冲击;1990年03期

5 单仁亮,陈石林,李宝强;花岗岩单轴冲击全程本构特性的实验研究[J];爆炸与冲击;2000年01期

6 胡时胜,王道荣;冲击载荷下混凝土材料的动态本构关系[J];爆炸与冲击;2002年03期

7 席道瑛，，郑永来，张涛;大理岩和砂岩动态本构的实验研究[J];爆炸与冲击;1995年03期

8 陈祖安，伍向阳;三轴应力下岩石蠕变扩容的微裂纹扩展模型[J];地球物理学报;1994年S2期

9 张学忠,王龙,张代钧,郑硕才,褚美霞;攀钢朱矿东山头边坡辉长岩流变特性试验研究[J];重庆大学学报(自然科学版);1999年05期

10 段文军,钟时猷;岩石流变试验新设备——GFQ-1型单轴压缩流变仪[J];分析测试仪器通讯;1994年01期

相关会议论文 前2条

1 孙钧;;岩石动力学研究的若干问题[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

2 李宁;张平;陈蕴生;;裂隙岩体试验研究进展与思考[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

相关博士学位论文 前9条

1 刘君;三维非连续变形分析与有限元耦合算法研究[D];大连理工大学;2001年

2 万玲;岩石类材料粘弹塑性损伤本构模型及其应用[D];重庆大学;2004年

3 张平;裂隙介质静动应力条件下的破坏模式与局部化渐进破损模型研究[D];西安理工大学;2004年

4 姜清辉;三维非连续变形分析方法的研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2000年

5 杨圣奇;岩石流变力学特性的研究及其工程应用[D];河海大学;2006年

6 丁秀丽;岩体流变特性的试验研究及模型参数辨识[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2005年

7 范庆忠;岩石蠕变及其扰动效应试验研究[D];山东科技大学;2006年

8 张秀丽;断续节理岩体破坏过程的数值分析方法研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2007年

9 郑春梅;基于DDA的裂隙岩体水力耦合研究[D];山东大学;2010年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙统立;方孝伍;张庆贺;;多层结构模型在节理岩体力学分析中的应用[J];勘察科学技术;2006年02期

2 张志刚;乔春生;刘勇;;节理岩体强度特征研究综述[J];煤田地质与勘探;2006年05期

3 牛斌;杨海天;;基于均匀化方法的斜交节理岩体复合本构关系研究[J];岩土工程学报;2007年05期

4 彭成佳;陈胜宏;;节理岩体的三维阶谱复合单元法初步研究[J];岩土力学;2007年04期

5 刘成;王来贵;任昕;;节理岩体单孔抽注水渗流研究[J];地质灾害与环境保护;2007年02期

6 何则干;陈胜宏;;加锚节理岩体的复合单元法研究[J];岩土力学;2007年08期

7 金李;卢文波;周创兵;孙金山;;开挖动态卸荷对节理岩体渗透特性的影响研究[J];岩石力学与工程学报;2007年S2期

8 陈新;杨强;;深部节理岩体塑性损伤耦合微面模型[J];力学学报;2008年05期

9 李丽娟;曹平;赵延林;;基于断裂理论的节理岩体等效弹模的研究[J];石家庄铁道学院学报(自然科学版);2008年03期

10 付成华;周洪波;陈胜宏;;混凝土喷层支护节理岩体等效力学模型及其应用[J];岩土力学;2009年07期

相关会议论文 前10条

1 沈文德;;节理岩体的有限元分析[A];岩石力学在工程中的应用——第二次全国岩石力学与工程学术会议论文集[C];1989年

2 金华;王媛;;多组贯穿节理岩体的扩展遍布节理模型研究[A];第十二次全国岩石力学与工程学术大会会议论文摘要集[C];2012年

3 支国华;孙钧;;地震波在节理岩体中传播的半解析频域解的理论模型[A];岩石力学理论与工程实践[C];1997年

4 李仲奎;;层状节理岩体应力分析中的边界元法[A];水电与矿业工程中的岩石力学问题——中国北方岩石力学与工程应用学术会议文集[C];1991年

5 殷有泉;张彦山;;节理岩体稳定性分析的特征值方法[A];岩土力学数值方法的工程应用——第二届全国岩石力学数值计算与模型实验学术研讨会论文集[C];1990年

6 杨长义;黄灿辉;;规则节理岩体破坏强度之研究[A];海峡两岸土力学及基础工程地工技术学术研讨会论文集[C];1994年

7 保长汉;陶振宇;;节理岩体的等效连续弹性模型[A];中国岩石力学与工程学会第三次大会论文集[C];1994年

8 剡公瑞;周维垣;杨强;;二滩水电站弱风化节理岩体灌浆加固后力学性能参数的变化研究[A];水电与矿业工程中的岩石力学问题——中国北方岩石力学与工程应用学术会议文集[C];1991年

9 范景伟;何江达;;含未闭合断续节理岩体灌浆效果对强度影响的分析[A];岩土力学数值方法的工程应用——第二届全国岩石力学数值计算与模型实验学术研讨会论文集[C];1990年

10 任懿;杨海天;;基于时域自适应算法的双向黏弹性节理岩体的等效分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

相关博士学位论文 前10条

1 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年

2 刘远明;基于直剪试验的非贯通节理岩体扩展贯通研究[D];同济大学;2007年

3 张秀丽;断续节理岩体破坏过程的数值分析方法研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2007年

4 张茂林;断续节理岩体破裂演化特征与锚固控制机理研究[D];中国矿业大学;2013年

5 李树忱;断续节理岩体的无风格流形方法和实验研究[D];上海大学;2004年

6 秦楠;喷锚支护节理岩体的复合单元法研究[D];武汉大学;2013年

7 杨为民;锚杆对断续节理岩体的加固作用机理及应用研究[D];山东大学;2009年

8 朱福巍;节理岩体细观损伤模型的理论研究与数值方法[D];北京交通大学;2011年

9 张贵科;节理岩体正交各向异性等效力学参数与屈服准则研究及其工程应用[D];河海大学;2006年

10 卢波;自然单元法的发展及其应用[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 郭靓;节理岩体变形与强度特征的三维数值模拟[D];北京交通大学;2009年

2 秦娟;节理岩体的代表单元集合体的力学特性研究及其在工程中的应用[D];中国水利水电科学研究院;2000年

3 赵幸;基于能量原理的节理岩体裂纹扩展试验研究[D];成都理工大学;2013年

4 黄妤诗;含填充节理岩体的单轴压缩试验及本构模型研究[D];中国地质大学（北京）;2013年

5 邢闯锋;冻融节理岩体损伤断裂特性及有限元分析研究[D];中国地质大学（北京）;2014年

6 贺续文;基于离散单元法的节理岩体边坡稳定性分析[D];湘潭大学;2010年

7 刘社豪;节理岩体等效本构关系研究及工程应用[D];大连理工大学;2011年

8 张凯;节理岩体裂纹扩展及锚固机理研究[D];大连理工大学;2013年

9 董洪昌;节理岩体的爆破颗粒流离散元模拟研究[D];北京工业大学;2013年

10 潘鹏志;节理岩体等效性能的损伤模型及其数值模拟[D];武汉理工大学;2003年

本文编号：1464164