基于黏弹塑性损伤耦合的非均质岩石蠕变破坏过程模拟

发布时间：2021-07-02 11:23

　　在地下工程的长期运营期,由于岩石的蠕变特性可能会引发局部破坏,进而导致坍塌事故。为了探究岩石蠕变破坏机理,本文基于Perzyna黏弹塑性理论,考虑黏弹塑性损伤耦合,研究在岩石基质材料的非均质性和初始裂纹等因素影响下的岩石蠕变破坏特性,从细观上揭示非均质岩石的蠕变破坏机制和演化机理。本文主要研究工作和成果如下:（1）在Perzyna黏弹塑性理论的基础上,引入基于应变能理论的岩石细观单元强度损伤模型,同时考虑岩石蠕变过程中蠕变速率随时间变化的特性,构建了描述岩石蠕变全过程的细观黏弹塑性损伤耦合蠕变本构模型。（2）通过试验数据验证了本文所建立模型的正确性,应用该模型在不同轴向应力、围压、均质度系数和宏观裂纹倾角条件下进行了岩石单、双轴压缩蠕变过程模拟试验,结果表明:轴向应力的增加提高了蠕变速率,因此缩短了蠕变失效时间;围压和均质度系数的增加降低了蠕变速率并延长了蠕变失效时间;宏观裂纹倾角的增大延长了翼裂纹扩展到岩样边界的时间,说明其对岩石强度的影响程度在减小。（3）引入了真三轴Mogi-Coulomb屈服准则,并通过试验数据验证了真三轴模型的正确性;应用真三轴模型在不同最大主应力和中间主应力... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

星村煤矿“蠕变型”冲击现场[2]

技术路线

12图2-1岩石损伤演化规律示意图图2-2黏弹塑性损伤耦合模型和Perzyna黏弹塑性模型2.1.3依赖时间的黏塑性流动系数由黏塑性流动系数的定义可知，黏塑性流动参数用于控制黏塑性流动率，即岩石的蠕变速率，由蠕变试验现象可知，初始蠕变阶段对应着较高水平的蠕变速率，随着试验的进行，蠕变速率降低，进入稳定蠕变阶段后，其蠕变速率稳定在一个较低的水平。在岩石的黏塑性流动系数研究方面，孙钧[35]针对岩土的黏塑性流动系数进行了深入的研究，认为岩土的黏塑性系数与岩土黏滞性、所承受的外部荷载以

【参考文献】：
期刊论文
[1]片麻岩蠕变特性试验研究[J]. 梁冰,张涛,王俊光,李刚,武鹏飞.  实验力学. 2018(03)
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[3]基于COD理论的岩石蠕变加速判别法探究[J]. 沈才华,王浩越,王媛,张兵.  岩石力学与工程学报. 2017(S2)
[4]热力耦合作用下硬脆性岩石蠕变性质试验研究[J]. 李志强,曹卫群,王向亮.  水电能源科学. 2017(08)
[5]应力Lode角对砂岩变形特性影响[J]. 尹光志,鲁俊,李星,邓博知,刘玉冰,李铭辉.  岩石力学与工程学报. 2017(09)
[6]隧洞围岩损伤演化与时效破坏过程的模拟分析[J]. 邢猛,李连崇.  地下空间与工程学报. 2017(03)
[7]中间主应力对砂岩扩容及强度特性影响[J]. 尹光志,鲁俊,李星,边光,宋真龙,刘玉冰.  煤炭学报. 2017(04)
[8]真三轴应力条件下层状复合岩石破坏准则[J]. 尹光志,李星,鲁俊,宋真龙.  岩石力学与工程学报. 2017(02)
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[10]岩石MCVISC流变模型及其在FLAC3D程序中的实现[J]. 高文华,刘正,朱建群.  防灾减灾工程学报. 2015(02)

博士论文
[1]岩石破裂过程及其渗流—应力耦合特性研究的弹塑性细胞自动机模型[D]. 潘鹏志.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2006
[2]高地应力下大型地下洞室群稳定性分析与智能优化研究[D]. 苏国韶.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2006

硕士论文
[1]腐蚀砂岩蠕变试验及微观结构研究[D]. 徐晓晨.中原工学院 2018
[2]红砂岩单轴加卸载蠕变特性试验研究[D]. 贺其.东华理工大学 2016
[3]红层岩石蠕变特性及其非线性本构模型研究[D]. 徐达.西南交通大学 2016
[4]含结构面隧洞围岩损伤演化和时效破坏的数值模拟研究[D]. 邢猛.大连理工大学 2015



本文编号：3260375