裂隙岩体中弹性波传播特性试验及宏细观损伤本构模型研究

发布时间：2018-01-26 12:21

  本文关键词： 裂隙岩体 细观裂隙 宏观裂隙 损伤变量 本构模型　出处：《岩土力学》2017年10期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：以不同加载方式下裂隙岩体中弹性波传播特性试验为基础,首先通过对比试验中弹性波波速、波幅与岩体宏观损伤的关系,给出了采用弹性波波幅来表征的裂隙岩体宏观损伤变量;其次利用统计强度理论定义了岩石的细观损伤变量,并基于连续损伤理论建立了宏、细观裂隙耦合的裂隙岩体损伤本构模型;最后结合试验数据对该模型进行了验证与分析。研究表明:完整岩体中细观裂隙的起裂和扩展对岩体中传播弹性波的波幅和波速的影响较小,而裂隙岩体中宏观裂隙的张开和闭合对弹性波波幅和波速的影响较大。裂隙岩体在外力作用下时,弹性波波速和波幅的变化规律类似,相较于弹性波波速,弹性波波幅对裂隙岩体宏观损伤的变化表现的更敏感,可用来定义裂隙岩体的宏观损伤变量。不同加载方式下裂隙岩体的损伤特性与宏、细观裂隙以及其所处的应力状态相关,基于宏、细观裂隙耦合的裂隙岩体损伤本构模型可以较好地反映不同加载方式下裂隙岩体的损伤力学特性。在三轴压缩试验中,宏观裂隙对岩体轴向压应力方向上损伤的影响主要体现在试验的中后期阶段,在三轴拉压试验中,宏观裂隙对岩体轴向拉应力方向上损伤的影响贯穿于试验全过程中。
[Abstract]:Based on the experimental results of elastic wave propagation characteristics in fractured rock mass under different loading modes, the relationship between elastic wave velocity, wave amplitude and macroscopic damage of rock mass is compared. The macroscopic damage variables of fractured rock mass characterized by elastic wave amplitude are given. Secondly, the mesoscopic damage variables of rock are defined by statistical strength theory, and the damage constitutive model of macro and meso-fracture coupled rock mass is established based on the continuous damage theory. Finally, the model is verified and analyzed with experimental data. The results show that the initiation and expansion of meso-cracks in intact rock mass have little effect on the amplitude and velocity of elastic wave propagation in rock mass. However, the opening and closing of macroscopic fractures in fractured rock mass have a great influence on the amplitude and velocity of elastic wave, and the law of variation of elastic wave velocity and amplitude of fractured rock mass under external force is similar, compared with that of elastic wave velocity. The elastic wave amplitude is more sensitive to the change of macroscopic damage of fractured rock mass and can be used to define the macroscopic damage variable of fractured rock mass. Meso-cracks and their stress states are related, based on macroscopes. The damage constitutive model of fractured rock mass coupled with meso-cracks can better reflect the damage mechanical characteristics of fractured rock mass under different loading modes. The effect of macroscopic fracture on the damage of rock mass in axial compressive stress direction is mainly reflected in the middle and late stage of the test, and in the triaxial tensile compression test. The influence of macroscopic cracks on the damage in axial tensile stress direction of rock mass is throughout the whole process of the test.
【作者单位】： 武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室;武汉理工大学土木工程与建筑学院;
【基金】：国家自然科学基金面上项目(No.51274157);国家自然科学基金青年基金项目(No.51309183)~~
【分类号】：TU45
【正文快照】： 表征的裂隙岩体宏观损伤变量(张量),进而通过引1引言入统计损伤力学理论定义了裂隙岩体的细观损伤变裂隙岩体中含有裂隙、节理等宏观裂隙(宏观量,并由此建立了基于宏、细观裂隙耦合的裂隙岩损伤)和微裂纹、微孔洞等细观裂隙(细观损伤),体损伤本构模型,最后通过不同加载方式下

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本文编号：1465598