岩石材料尺寸效应的研究

发布时间：2021-05-06 21:23

　　岩石是一种宏观连续但微观不连续的特殊介质材料,内部充满了大量孔隙、节理等缺陷,且呈随机状态分布,这些特殊结构导致岩石具有明显的尺寸效应。研究表明,不同尺寸的岩样,其变形过程及破坏模式明显不同,并且尺寸对岩石的抗压强度、弹性模量、耗散能等性质有显著影响。因而,尺寸效应一直都是岩石力学领域中被重点关注的研究课题之一。本文以花岗岩为研究对象,将岩石加工成不同长径比的圆柱体试件进行单轴压缩实验,得到了全过程应力-应变关系曲线。根据试验结果,分析了岩样长径比对岩石强度、变形特性以及破裂形式的影响规律。通过理论研究,分别推导并提出了岩样尺寸对岩石抗压强度影响的理论模型,岩样尺寸与岩石变形破坏过程中耗散能的理论计算表达式。将理论结果与试验结果进行对比发现,二者吻合良好。在此基础上研究了单轴压缩条件下岩石材料强度和变形尺寸效应的物理机制,分析讨论了岩样尺寸对于岩石变形破坏过程中能量耗散过程的影响机理。采用FLAC3D软件模拟研究了不同尺寸岩样在单轴压缩过程中裂纹产生、发展及贯通的过程,分析了应力、应变、耗散能的变化状况,并将数值模拟结果与试验结果、理论计算结果进行对比验证,对比结果比较吻合,从而证明了... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 岩石能量耗散特征与规律研究
        1.2.2 岩石尺寸效应研究的研究现状
    1.3 国内外研究现状小结
    1.4 本文研究内容与技术路线
        1.4.1 本文主要研究内容
        1.4.2 本文技术路线
第二章 岩石尺寸对岩石抗压强度的影响研究
    2.1 引言
    2.2 岩石材料尺寸效应的试验研究
    2.3 岩石材料尺寸效应的理论模型推导
        2.3.1 岩石材料力学参数的尺寸效应
        2.3.2 理论模型推导
        2.3.3 理论模型验证
    2.4 小结
第三章 岩石尺寸对岩石变形破坏过程中的能量耗散的影响研究
    3.1 引言
    3.2 主要能量形式分析
    3.3 岩石能量计算及特征
        3.3.1 能量分析
        3.3.2 能量计算
        3.3.3 岩石能量积聚与耗散规律
    3.4 岩石尺寸对耗散能影响的理论分析
        3.4.1 理论模型推导
        3.4.2 理论模型的验证
    3.5 小结
第四章 岩石材料尺寸效应的数值模拟研究
    4.1 引言
    4.2 岩土体应变软化特征与简化模型
    4.3 FLAC3D软件中的应变软化模型
        4.3.1 应变软化模型弹性法则
        4.3.2 屈服函数与势函数
        4.3.3 塑性修正
    4.4 岩石试件模型建立及结果分析
        4.4.1 岩石试件模型建立与网格划分
        4.4.2 岩石单轴压缩数值模拟结果及分析
        4.4.3 不同尺寸岩样单轴压缩过程中的能量演化规律
        4.4.4 长径比L/D=2的岩样单轴压缩过程中裂缝扩展规律
    4.5 小结
第五章 结论及展望
    5.1 研究结论
    5.2 研究展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢



本文编号：3172638