红层岩石蠕变特性及其非线性本构模型研究

发布时间：2020-07-07 05:14

【摘要】：随着我国建设事业的快速发展,交通基础设施规模日益扩大。西南地区红层广泛分布,地质力学性质复杂。这些大型工程建设服务年限较长,为保证运营期间的安全,预测其长期稳定性,有必要对边坡岩石进行流变力学试验研究。岩石流变力学理论作为岩石力学中的前沿课题,近年来已取得许多成果,然而对岩石流变特性和流变本构模型的研究仍不够成熟。基于此,本文采用试验研究、理论分析、数值模拟相结合的方法,开展了以下几方面的工作。(1)通过对红层边坡岩石进行单轴压缩试验和单轴压缩蠕变试验,分析了不同岩性、应力路径和含水状态下岩石的流变力学行为,确定岩石的长期强度。深入探讨了岩石宏观流变破裂现象及微观流变发展机理。(2)根据试验结果建立了三种新的非线性流变本构模型。采用遗传蠕变理论,以指数函数为蠕变核函数,双曲线函数为应力-应变本构关系,建立新的经验型流变本构模型。提出一种新的非线性黏壶元件,引进裂隙塑性体等非线性元件,组合建立新的非线性流变元件本构模型。从岩石损伤机理出发,建立时效损伤演化方程,通过应变速率建立新的流变损伤本构模型。三种模型拟合曲线与试验结果吻合良好。(3)对夜郎河特大桥拱座基础处顺层岩质边坡进行数值模拟,比较分析瞬时状态和流变状态下边坡变形及应力变化情况,给出合理的工程建议。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45

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本文编号：2744697