综合考虑宏细观缺陷的岩体动态损伤本构模型

发布时间：2018-10-21 10:55

【摘要】：针对节理岩体同时含有节理、裂隙等宏观缺陷及微裂隙、微孔洞等细观缺陷的客观事实,提出了在节理岩体动态损伤本构模型中应同时考虑宏细观缺陷的观点。为此,首先对基于细观动态断裂机理的经典岩石动态损伤本构模型—TCK(Taylor-Chen-Kuszmaul)模型进行了阐述,其次基于Lemaitre等效应变假设推导了综合考虑宏细观缺陷的复合损伤变量(张量),进而在此基础上建立了相应的节理岩体动态损伤本构模型,并利用该模型讨论了载荷应变率及节理条数对岩体动态力学特性的影响规律。结果表明,在不同载荷应变率下试件在变形初始阶段是重合的,而后随着应变的增加,试件峰值强度、峰值应变及总应变均随载荷应变率的增加而增加;随着节理条数的增加,试件峰值强度逐渐降低,但降低趋势逐渐变缓并趋于某一定值。上述研究结论与目前的理论及实验研究结果的基本规律是一致的,说明了本模型的合理性。
[Abstract]:In view of the objective fact that the jointed rock mass also contains macroscopic defects such as joints, fissures, microcracks and micropores, the viewpoint that macro and meso-defects should be considered in the constitutive model of dynamic damage of jointed rock mass is put forward. For this reason, the classical rock dynamic damage constitutive model-TCK (Taylor-Chen-Kuszmaul) model based on mesoscopic dynamic fracture mechanism is described. Secondly, based on the Lemaitre equivalent strain hypothesis, the composite damage variable (Zhang Liang) considering macroscopical defects is derived, and the corresponding dynamic damage constitutive model of jointed rock mass is established. The influence of load strain rate and the number of joints on the dynamic mechanical properties of rock mass is discussed by using the model. The results show that the specimens overlap at the initial stage of deformation at different load strain rates, and then increase with the increase of strain, the peak strength, peak strain and total strain increase with the increase of load strain rate, and the number of joints increases with the increase of strain rate. The peak strength of the specimen decreases gradually, but the decreasing trend gradually slows down and tends to a certain value. The above conclusions are consistent with the current theoretical and experimental results, indicating the rationality of the model.
【作者单位】： 北京科技大学土木与环境工程学院;河北承德钢铁公司;首都经济贸易大学安全与环境工程学院;中国地质大学(北京)工程技术学院;西藏大学工学院;中国地质大学(北京)国土资源部深部地质钻探技术重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(41002113,41162009) 教育部科学技术研究重点项目(211175) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(2010ZY45) 2011年度北京市属高等学校人才强教深化计划人才创新团队项目(PHR201107143)
【分类号】：TU45

【参考文献】

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2 孙卫军;周维垣;;裂隙岩体弹塑性-损伤本构模型[J];岩石力学与工程学报;1990年02期

3 李宁,张平,段庆伟,Swoboda G;裂隙岩体的细观动力损伤模型[J];岩石力学与工程学报;2002年11期

4 于亚伦;用三轴SHPB装置研究岩石的动载特性[J];岩土工程学报;1992年03期

5 刘红岩;吕淑然;邢闯锋;刘冶;张吉宏;;宏微观缺陷对岩体力学特性影响规律试验研究[J];自然灾害学报;2013年05期

【共引文献】

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6 刘红岩;吕淑然;丹增卓玛;张吉宏;;节理岩体宏微观损伤耦合的三维本构模型研究[J];水利与建筑工程学报;2013年03期

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3 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

4 毕贵权;李宁;;岩体中应力波传播与衰减规律研究现状与发展[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年

5 王明洋;唐廷;周泽平;;断裂构造对爆炸地震波传播规律的影响[A];第九届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2005年

6 李海波;赵坚;李俊如;李廷芥;高建光;;花岗岩动态压缩力学特性的实验以及理论研究[A];第七届全国岩石动力学学术会议文集[C];2000年

7 严鹏;李涛;卢文波;陈明;周创兵;;深埋隧洞爆破开挖荷载诱发围岩损伤特性[A];《岩土力学》vol.34 增刊1 2013[C];2013年

8 张磊;郝龙;项笑炎;;主动围压下钢纤维混凝土动态力学性能研究[A];第五届全国强动载效应及防护学术会议暨复杂介质/结构的动态力学行为创新研究群体学术研讨会论文集[C];2013年

9 周剑;张路青;;应力波时延与结构面刚度的关联性分析[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

10 Xiaolin Huang;Shengwen Qi;Songfeng Guo;Wanli Dong;;Experimental Study of Ultrasonic Waves Propagating Through a Rock Mass with a Single Joint and Multiple Parallel Joints[A];中国科学院地质与地球物理研究所2014年度（第14届）学术年会论文汇编——工程地质与水资源研究室[C];2015年

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9 毕贵权;裂隙介质中波传播特性试验研究[D];西安理工大学;2004年

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3 岳洋;;基于不同分布的岩石损伤本构模型的比较[J];山西建筑;2010年24期

4 高玉臣,朱葳;含微裂纹材料的损伤理论[J];力学学报;1987年06期

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6 孙卫军;周维垣;;裂隙岩体弹塑性-损伤本构模型[J];岩石力学与工程学报;1990年02期

7 韩贝传,王思敬;一种计算多组节理系统损伤张量的方法[J];岩石力学与工程学报;1993年01期

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本文编号：2284892