加卸载条件下花岗岩力学特性研究

发布时间：2017-09-18 07:22

  本文关键词：加卸载条件下花岗岩力学特性研究

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【摘要】：地下工程岩体的开挖引起径向应力卸载和切向应力加载,研究岩体加卸荷条件下的力学行为具有重要的理论意义。本文以花岗岩为研究对象,进行了室内单轴压缩试验和循环加卸载试验,采用岩石破裂过程分析软件RFPA进行了单轴压缩、单轴循环加卸载、常规三轴压缩和不同围压下加卸载数值模拟,分析了岩样的强度、变形、声发射特性及破坏模式等方面。论文取得了如下研究成果：(1)在单轴压缩试验基础上,进行了恒下限循环加卸载和恒差值循环加卸载两种不同路径下的单轴循环加卸载试验,分析加卸载过程对花岗岩强度、变形特征的影响,掌握弹性模量和泊松比的变化规律,分析了声发射Kaiser效应和Felicity效应。(2)运用岩石破裂过程分析软件RFPA2D,进行岩体单轴压缩和恒下限循环加卸载数值模拟分析,再现了岩样裂纹的萌生、发育、扩展直至贯通的全过程,得到了岩体破坏过程中声发射的Kaiser效应。(3)对试件模型进行了不同围压下的三轴压缩数值模拟,分析峰值强度、残余强度与围压之间的关系,以及不同围压下模型的破坏模式。(4)运用岩石破裂过程分析软件RFPA2D进行卸围压模拟,分析应力、声发射以及岩体破坏模式等随围压变化的规律,分析了加卸荷诱发岩体失稳的机理。本文在室内一维加卸载力学试验基础上,进行了一维及围压下岩样的加卸载数值模拟分析,真实再现了裂纹萌生、扩展及贯通过程,为岩石加卸载力学特性研究提供了一个新的方法。
【关键词】：加卸载 RFPA 失稳机理 声发射
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD313
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题来源及研究意义12-13
• 1.1.1 课题来源12
• 1.1.2 研究课题的意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 单轴循环加卸载试验13-14
• 1.2.2 围压下加卸载试验14-15
• 1.2.3 声发射国内外研究动态及现状15-16
• 1.2.4 RFPA~(2D)数值模拟16-17
• 1.3 研究的主要内容17-18
• 1.4 研究的技术路线18-19
• 第二章 加卸荷诱发岩体失稳机理及试验概况19-27
• 2.1 加卸荷诱发岩体失稳机理19-21
• 2.1.1 一维加卸载条件下岩体失稳破坏19-20
• 2.1.2 卸荷导致岩体失稳破坏20-21
• 2.1.3 室内试验力学模型21
• 2.2 试验概况21-24
• 2.2.1 试样制备21-22
• 2.2.2 试样加工设备22
• 2.2.3 试验系统22-23
• 2.2.4 试验前准备23-24
• 2.3 室内试验方案24-26
• 2.4 室内试验步骤26-27
• 第三章 单轴循环加卸载力学特性分析27-43
• 3.1 常规单轴压缩试验力学特性27-29
• 3.1.1 强度及变形特性分析27-28
• 3.1.2 破坏模式分析28-29
• 3.1.3 声发射特性分析29
• 3.2 恒下限分级循环加卸载力学特性研究29-36
• 3.2.1 强度特征分析29-31
• 3.2.2 变形特征分析31-34
• 3.2.3 声发射特性分析34-36
• 3.3 恒差值循环加卸载花岗岩力学特性研究36-41
• 3.3.1 强度特征分析36-37
• 3.3.2 变形特征分析37-40
• 3.3.3 声发射特性分析40-41
• 3.4 两组加卸载破坏模式对比分析41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 单轴循环加卸载数值模拟研究43-68
• 4.1 引言43
• 4.2 岩石破坏过程分析系统RFPA~(2D)软件简介43-46
• 4.2.1 设计原理及系统功能与特征43-44
• 4.2.2 数值计算方法、基本假设和破坏准则44-46
• 4.3 数值模型及试验方案46-48
• 4.4 单轴压缩数值模拟结果及分析48-53
• 4.4.1 强度及变形特征48-50
• 4.4.2 声发射特征分析50-51
• 4.4.3 破坏特征分析51-53
• 4.5 恒下限循环加卸载数值模拟结果及分析53-62
• 4.5.1 强度及应变特征分析54-56
• 4.5.2 声发射特征分析56-58
• 4.5.3 破坏特征分析58-62
• 4.6 室内试验与数值模拟条件下力学特性对比分析62-66
• 4.6.1 应力-应变曲线对比分析62-65
• 4.6.2 强度、弹性模量和泊松比对比分析65-66
• 4.7 本章小结66-68
• 第五章 围压下加卸载数值模拟研究68-93
• 5.1 引言68
• 5.2 模型建立及模拟方案68-70
• 5.3 常规三轴压缩数值模拟研究结果与分析70-78
• 5.3.1 强度特征分析70-73
• 5.3.2 声发射特征分析73-74
• 5.3.3 破坏特征分析74-78
• 5.4 加轴压卸围压数值模拟研究结果与分析78-86
• 5.4.1 强度及变形特征分析78-82
• 5.4.2 模型卸荷声发射效应分析82-83
• 5.4.3 模型破坏模式和形态分析83-86
• 5.5 加卸荷诱发岩体失稳机理分析86-91
• 5.6 本章小结91-93
• 第六章 结论与展望93-95
• 6.1 结论93-94
• 6.2 展望94-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-100
• 附录A：攻读硕士学位期间发表的论文、参与科研项目及获奖情况100

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本文编号：874161