岩石分级加卸载本构及能量演化规律

发布时间：2020-06-10 18:03

【摘要】：隧道或巷道围岩在掘进过程中常受到周期荷载的作用使得岩石的力学响应发生变化,故循环加卸载作用下岩石本构模型的研究对于隧道或巷道围岩的稳定性有重要作用。循环荷载作用下的岩石统计损伤本构对于围岩变形预测起关键作用,对围岩的支护也能起到指导作用。在实际工程当中周期荷载的应力峰值是不断变化的,所以分级加卸载本构模型更贴合工程实际。对于岩石统计损伤本构的建立,由于岩石裂纹数服从Weibull分布,Griffith准则认为岩石的破坏是由于裂纹扩展导致的,故本文基于Griffith准则和Weibull分布建立了一种能够描述分级加卸载岩石本构模型。分级加卸载本构虽然能够描述岩石破坏时的力学响应,但是对于岩石破坏本质的反映却不甚理想。通过对比单轴分级加卸载应力-应变曲线和单轴压缩应力-应变曲线的演化规律发现单轴压缩应力应变曲线是单轴分级加卸载应力应变曲线的外包络线,并且目前关于能量的研究中都是关于循环加卸载过程中的弹性能、塑性能及滞回环演化规律进行分析,而较少关于单轴压缩破坏过程中各阶段的能量演化的分析,单轴压缩过程的能量分析有助于探索岩石压密阶段、弹性阶段、塑性阶段的各能量之间的比例和演化规律、以及岩石的储能性质。本次试验拟采用单轴分级加卸载试验和单轴压缩试验两种方式,对单轴压缩过程中能量演化规律进行分析。基于单轴压缩破坏过程中弹性能和塑性能量比值与应力的演化规律,对岩石的储能性指标弹性能量指数计算公式进行修正。图33表5参50
【图文】：

逦１试验方案及结果分析力学性质相近。将砂岩加工为直径５０ｍｍ、高１００ｍｍ的标准岩石试件。将圆柱两端采用砂纸打磨，使其上下表面平行度及表面平面度符合国际岩石试验标准件的要求。单轴分级加卸载试验在ＲＭＴ－１５０Ｂ岩石力学测试系统进行试验，按加载加载速率为0．５ｋＮ／ｓ，每组３个试件。岩石按０－＞６０—０—８０—０１００－＞０－＞１２０—０—１４０．．．直至岩石发生破坏。单轴抗压强度试验也采用加载速率０．５ｋＮ／ｓ。砂岩加载路径图如图１所不。逡逑根据单轴压缩的应力－应变曲线岩石的压密阶段约在６０ｋＮ左右，所以设置逡逑初始单轴分级加载的荷载峰值为６０ｋＮ后卸载。岩石的单轴抗压强度为１７２ｋＮ左逡逑右，设置以每次循环增加２０ｋＮ，能够选择超过６个卸载点。有６个卸载点既能逡逑了解岩石各阶段的能量演化规律，又能够尽量减小分级加卸载的次数。在实际逡逑工程中由于岩石在周期荷载作用下的每次加载应力峰值不完全相同，，如果加载逡逑的应力峰值较前一次较小那么岩石产生的损伤可以忽略不计，所以采用应力不逡逑断递增的分级加卸载的方式更符合工程实际情况。逡逑

１试验方案及结果分析逦逡逑一次加载的变形模量相对较小，其变形较大。每次的加载曲线都与前一次循逡逑卸载曲线相交形成一个密闭的滞回环，随着加载次数的的增多滞回环的面积逡逑增大。当岩石加载至８６ＭＰａ时岩石发生破坏，试验机自动卸载。逡逑１００邋ｒ逡逑
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU45

【参考文献】

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本文编号：2706651