横截面形状对类岩石试样的宏细观力学行为影响研究

发布时间：2020-05-28 07:56

【摘要】：室内岩石力学试验获取的岩石力学特征以及参数对实际岩体工程十分重要。岩石几何形状是影响岩石室内试验的结果因素之一。作为岩石几何形状之一的岩石横截面形状未受到充分研究。为研究不同横截面形状在单轴压缩过程中对试样物理力学性质的影响,本研究采用室内试验与数值模拟相结合的方法,对不同横截面的试样进行单轴压缩试验。利用室内单轴压缩试验观察不同横截面形状试样的宏观行为以及记录其宏观参数,之后,对比离散元数值模型的宏观行为以及宏观参数,以此来验证离散元数值模型,为数值模型提供事实依据。离散元模型提供了足够必要的试样细观结构信息,被用来深入研究试样在单轴压缩状态下细观结构特征以及从细观角度研究试样破坏行为。研究结果表明:(1)单轴压缩状态下,横截面形状对试样的应力应变曲线与宏观参数影响可以忽略不计。室内试验与离散元数值模拟试验都表明不同截面形状对试样的应力应变曲线以及宏观参数影响较小。(2)横截面形状对试样细观结构(强力链网,强力链密度,接触力的大小以及方向)的影响在单轴试验的不同阶段有所不同。在达到峰值强度之前,不同横截面形状对试样的细观结构影响较小,在峰后,横截面形状对试样细观结构具有一定影响。(3)不同横截面形状试样在单轴压缩过程中能量演化规律有所不同。在应力峰值前,墙体做功主要转化为颗粒集合体的粘结应变能以及应变能,能量极少被耗散,同时各截面形状试样能量曲线几乎重合,表明不同截面形状在峰前对试样的能量影响较小。而峰值后,不同截面形状试样的能量曲线分叉,差异明显,表明在峰值后,截面形状对试样能量演化有一定影响。(4)离散元模型可以较好的模拟单轴压缩状态下不同截面试样的宏观行为。在离散元数值模拟中,将在圆柱试样模拟中校对好的微观参数赋予其他不同横截面形状的数值模型,然后进行单轴压缩试验。所观察到的数值模拟试样的宏观行为以及参数与相对应的室内试样的宏观行为以及参数具有一致性。(5)通过离散元模拟试样破坏行为表明,不同截面形状试样呈现双翼型交叉宏观裂纹,颗粒位移方向大小不一致为试样破坏主因,宏观裂纹处试样损失最大。
【图文】：

几何形状,结构构造,花岗岩

结岩体变形和破坏的根本原性[2]；在油气工程领域，处于下的储层岩石，其力学特性受各种静力荷载，动力荷载以工程结构设计、数值仿真以征以及相关宏观参数，诸如本试验获取。但室内实验结果几何形状与尺寸，是其中影石事件尺寸的增加，岩石试件岩石的尺寸效应受到广泛的关岩石的形状效应可以分为长。由于试样与承压板摩擦的。然而，室内试验主要以圆值分析，对横截面形状对岩

单轴压缩,状态,岩石

起的结构破坏问题；岩土工程在施工及运营期间，共同作用，含水岩石失稳破坏响岩土工程长期稳定[9是某些工程设计的基础[10]。对岩石（体）破坏机制以石工程灾害的治理与预防有重要的指导意义[11]。构造的矿物（含结晶和非结晶）集合体组成岩石[12]，岩石力学行为与参数受岩石矿物组成与结构，例如矿影响。岩石的物理力学性质会因为其矿物颗粒间联结弱而变化[13]；大理岩细观颗粒界面网络结构具有明显与界面网络结构的分形维数具有很强的二次相关性，能就越高[14]；岩石在温度条件下破裂的一个重要原因性的差异[15]。因此，，研究岩石细观结构对其力学行为能够更好的理解岩石的宏观行为与参数。岩石虽然不看作由胶结颗粒组成的各向异性材料，力学行为由力所示。力链，作为岩石承压时的一种细观结构特征可特征。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU452

【参考文献】