岩石破裂过程中的耗散能与释放能机理研究

发布时间：2020-08-07 09:23

【摘要】：岩石能量理论的研究,对于岩体工程中设计、施工和后期监测的优化,以及岩爆、顶板冒落、硐室失稳、滑坡等地质灾害的防护具有重要意义。鉴于此,结合理论与数值模拟分析,对岩石破裂发展时的能量耗散和能量释放机理进行了研究。本文首先利用耗散结构理论,分析了岩石破裂过程中的能量耗散特征。然后通过岩石的单轴压缩试验,推导出了岩石能量耗散值的计算公式。试验表明:同直径条件下,岩石的能量耗散值与长径比约呈负指数关系。进而利用最小耗能原理,获得了岩石强度的判据方程。为了研究岩石破裂过程中的能量释放机制,本文基于能量平衡理论,推导出了岩石破裂能量释放率公式,以及岩石破裂拓展的能量释放方程。分析了岩石应变硬化和应变软化的过程,以及试验系统的刚度,对岩石变形破坏过程中能量释放规律的影响,并利用岩样在单轴压缩情况下的灾变理论,得出了岩石发生灾变时能量释放值的计算方法。最后,本文结合岩石能量耗散与释放特征的主要影响因素,通过岩石单轴压缩试验中分阶段与全过程的能量变化规律,以及花岗岩模型的数值模拟研究,取得了破裂过程中岩石能量耗散与释放之间的内在联系,并指出,岩石能量耗散与能量释放之间没有明显的界限,最好将两者结合起来进行分析,以达到最佳的研究效果。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU45
【图文】：

图 1.1 岩石单元的耗散能与弹性应变能[1]能量耗散特征的理论分析者从微细观力学出发，对岩石能量耗散的内在特征与规为，岩石能量耗散的发展进程中，一直与外部环境互观损伤力学理论，能够发现岩石破裂发展中的能量耗散电子显微镜(SEM)，测试了岩样的微观断裂表面的能着加载速率的增加，裂纹将持续发展；岩石静态条件态条件。彭瑞东等[4]利用砂岩的细观循环拉伸试验，得分能量将发生耗散，而引起岩样形成进一步的破坏。一个新的独立于边界理论的流法理论，由 Jiang 等[5]提，观察岩石的细观结构，并运用新理论以及分贝误差能量耗散规律。张志镇等[6]从细观角度分析了岩石结构影响，指出整个试验过程，应力峰值后的能量耗散密的能量耗散值随均质度的升高而减小，但随着细观尺

兰州大学硕士研究生学位论文 岩石破裂过程中的耗散能与释放能机理研究释放的主要影响因素，分析岩石破裂发展时能量耗散与能量释放之间的内在关系。1.4.2 本文技术路线本论文将以岩石为研究对象，把岩石能量耗散和能量释放作为研究要点，采用理论分析和计算机数值分析相结合，并借助相关学者试验数据的综合研究方法，深入研究岩石破裂发展时耗散能以及释放能的机理。本文技术路线如图 1.2 所示：

位论文 岩石破裂过程中的耗规单轴压缩试验。之后，将整理试验结果，计耗散数值，并探讨岩石能量耗散与岩样尺寸之缩试验过程计划，将岩样分别按高度与直径之比（长径比.5、4.0、4.5、5.0 以及 6.0，且直径统一为 50.2 为直径相同高度不同的岩样，共计 11 个。料特性试验系统上进行。

【参考文献】

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本文编号：2783792