压缩荷载下复杂岩体裂隙起裂及扩展机理研究
发布时间：2021-06-23 14:13
随着我国基础设施建设的不断发展,岩体工程中都不可避免地涉及到岩体的力学性质。然而岩体内部存在着不同尺度、不同形状的节理和裂隙。因此,对不同形状和大小的裂隙扩展规律研究就显得十分必要。本文首先对考虑T应力的含共线裂纹的岩体翼裂纹起裂角进行研究,然后基于FLAC3D软件中的应变软化本构模型对岩体中含有不同形状、不同规格和排列方式的裂隙岩体进行单轴压缩力学特性分析,并重点探究裂隙形状为弧形裂隙、弯折裂隙及不等长裂隙对岩体力学特性的影响。本文主要研究内容及成果如下:（1）基于Kachanov法和前人的研究,建立了综合考虑T应力、岩石性质、裂纹几何参数、强度参数、变形参数和裂纹间相互作用的最大周向应力准则,能够更好地反映共线裂纹的起裂机理。计算结果表明由该方法得到的翼裂纹起裂角与试验结果吻合较好,并且能够反映裂纹间相互作用对翼裂纹起裂角的影响。通过参数敏感性分析发现当裂纹间距较小时,裂纹间相互作用对裂纹各尖端翼裂纹起裂角影响十分明显。（2）当裂隙为弧形时,模拟结果表明模型峰值强度随着拱高的增加而降低,且裂隙弦长对峰值强度也有影响。裂隙倾角影响着弧形裂隙的扩展路径,当倾角变大时,模型峰值强度也随之...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
11（2）深埋型裂隙：裂隙位置位于岩体内部，从外观无法被发现，通常情况下，深埋型裂隙会被视为椭圆片状或者圆形片状。（3）表面型裂隙：裂隙位于构件表面或者埋深相对于构件厚度较小，常简化为半椭圆形裂隙。图2-1裂隙按力学分类情况图2-2裂隙按相对位置分类情况2.2断裂力学相关基本理论为了较为全面分析岩体裂纹扩展机制，本文对断裂力学的相关基本理论进行归纳总结（李世愚，2016；李庆芬，1998；程靳，2006）。断裂力学是二十世纪中叶才形成的新兴学科，距今发展仅有几十年的历史。断裂力学作为固体力学的一个分支，主要用于研究材料发生断裂破坏产生的问题。随着近几十年科技的飞速发展，简单的断裂理论已经无法满足实际工程的需要，尤其是在航空、土木工程、机械工程等领域，对断裂力学理论提出了更高的要求。传统的强度计算方法中，只要实际应力不超过材料的临界应力，就认为材料强度是符合要求的。但是在实际工程实践中，学者们发现仅仅满足常规强度理论的材料还未达到临界应力时就发生了断裂破坏，导致许多事故的发生。尤其是在材料含有微小裂隙时，材料断裂条件更为复杂，所以必须进行更加深入的力学研究，于是断裂力学应运而生。
11（2）深埋型裂隙：裂隙位置位于岩体内部，从外观无法被发现，通常情况下，深埋型裂隙会被视为椭圆片状或者圆形片状。（3）表面型裂隙：裂隙位于构件表面或者埋深相对于构件厚度较小，常简化为半椭圆形裂隙。图2-1裂隙按力学分类情况图2-2裂隙按相对位置分类情况2.2断裂力学相关基本理论为了较为全面分析岩体裂纹扩展机制，本文对断裂力学的相关基本理论进行归纳总结（李世愚，2016；李庆芬，1998；程靳，2006）。断裂力学是二十世纪中叶才形成的新兴学科，距今发展仅有几十年的历史。断裂力学作为固体力学的一个分支，主要用于研究材料发生断裂破坏产生的问题。随着近几十年科技的飞速发展，简单的断裂理论已经无法满足实际工程的需要，尤其是在航空、土木工程、机械工程等领域，对断裂力学理论提出了更高的要求。传统的强度计算方法中，只要实际应力不超过材料的临界应力，就认为材料强度是符合要求的。但是在实际工程实践中，学者们发现仅仅满足常规强度理论的材料还未达到临界应力时就发生了断裂破坏，导致许多事故的发生。尤其是在材料含有微小裂隙时，材料断裂条件更为复杂，所以必须进行更加深入的力学研究，于是断裂力学应运而生。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含弧形预制裂隙砂岩力学特征试验研究[J]. 朱栋,靖洪文,尹乾,陶祥令,宗义江. 煤炭学报. 2019(09)
[2]考虑T应力的岩石压剪裂纹起裂机理[J]. 刘红岩. 岩土工程学报. 2019(07)
[3]基于应变软化模型的岩体单轴压缩裂隙扩展[J]. 李胡勇,马铮铮,张亚东,刘红岩. 煤矿安全. 2018(04)
[4]T应力对闭合裂纹断裂行为的理论和实验研究[J]. 赵彦琳,范勇,朱哲明,周昌林,邱豪. 岩石力学与工程学报. 2018(06)
[5]尖端相交裂隙砂岩强度与破裂演化特征试验研究[J]. 熊飞,靖洪文,苏海健,杜明瑞,尹乾,韩观胜. 煤炭学报. 2017(04)
[6]拉、压剪作用下煤岩不等长共线裂纹相互作用[J]. 席婧仪,陈忠辉,朱帝杰,张伟,洪钦峰. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2015(04)
[7]FLAC3D应变软化与摩尔库伦模型工程应用对比[J]. 王凯,刁心宏,赖建英,黄纲领. 中国科技论文. 2015(01)
[8]岩石不等长裂纹应力强度因子及起裂规律研究[J]. 席婧仪,陈忠辉,朱帝杰,陈庆丰. 岩土工程学报. 2015(04)
[9]完整岩石试件和含有裂隙岩石试件在单轴压缩下破坏过程的数值模拟研究[J]. 刘超. 煤炭技术. 2014(08)
[10]不同倾角节理组和锚固效应对岩体特性的影响[J]. 王文,朱维申,马海萍,张磊. 岩土力学. 2013(03)
博士论文
[1]水泥基脆性材料不等长裂纹相互作用与扩展规律研究[D]. 席婧仪.中国矿业大学(北京) 2015
[2]脆性材料中三维裂隙断裂试验、理论与数值模拟研究[D]. 郭彦双.山东大学 2007
硕士论文
[1]基于应变软化模型的岩体裂隙压缩扩展数值模拟研究[D]. 张亚东.中国地质大学(北京) 2017
本文编号：3245086
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
11（2）深埋型裂隙：裂隙位置位于岩体内部，从外观无法被发现，通常情况下，深埋型裂隙会被视为椭圆片状或者圆形片状。（3）表面型裂隙：裂隙位于构件表面或者埋深相对于构件厚度较小，常简化为半椭圆形裂隙。图2-1裂隙按力学分类情况图2-2裂隙按相对位置分类情况2.2断裂力学相关基本理论为了较为全面分析岩体裂纹扩展机制，本文对断裂力学的相关基本理论进行归纳总结（李世愚，2016；李庆芬，1998；程靳，2006）。断裂力学是二十世纪中叶才形成的新兴学科，距今发展仅有几十年的历史。断裂力学作为固体力学的一个分支，主要用于研究材料发生断裂破坏产生的问题。随着近几十年科技的飞速发展，简单的断裂理论已经无法满足实际工程的需要，尤其是在航空、土木工程、机械工程等领域，对断裂力学理论提出了更高的要求。传统的强度计算方法中，只要实际应力不超过材料的临界应力，就认为材料强度是符合要求的。但是在实际工程实践中，学者们发现仅仅满足常规强度理论的材料还未达到临界应力时就发生了断裂破坏，导致许多事故的发生。尤其是在材料含有微小裂隙时，材料断裂条件更为复杂，所以必须进行更加深入的力学研究，于是断裂力学应运而生。
11（2）深埋型裂隙：裂隙位置位于岩体内部，从外观无法被发现，通常情况下，深埋型裂隙会被视为椭圆片状或者圆形片状。（3）表面型裂隙：裂隙位于构件表面或者埋深相对于构件厚度较小，常简化为半椭圆形裂隙。图2-1裂隙按力学分类情况图2-2裂隙按相对位置分类情况2.2断裂力学相关基本理论为了较为全面分析岩体裂纹扩展机制，本文对断裂力学的相关基本理论进行归纳总结（李世愚，2016；李庆芬，1998；程靳，2006）。断裂力学是二十世纪中叶才形成的新兴学科，距今发展仅有几十年的历史。断裂力学作为固体力学的一个分支，主要用于研究材料发生断裂破坏产生的问题。随着近几十年科技的飞速发展，简单的断裂理论已经无法满足实际工程的需要，尤其是在航空、土木工程、机械工程等领域，对断裂力学理论提出了更高的要求。传统的强度计算方法中，只要实际应力不超过材料的临界应力，就认为材料强度是符合要求的。但是在实际工程实践中，学者们发现仅仅满足常规强度理论的材料还未达到临界应力时就发生了断裂破坏，导致许多事故的发生。尤其是在材料含有微小裂隙时，材料断裂条件更为复杂，所以必须进行更加深入的力学研究，于是断裂力学应运而生。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含弧形预制裂隙砂岩力学特征试验研究[J]. 朱栋,靖洪文,尹乾,陶祥令,宗义江. 煤炭学报. 2019(09)
[2]考虑T应力的岩石压剪裂纹起裂机理[J]. 刘红岩. 岩土工程学报. 2019(07)
[3]基于应变软化模型的岩体单轴压缩裂隙扩展[J]. 李胡勇,马铮铮,张亚东,刘红岩. 煤矿安全. 2018(04)
[4]T应力对闭合裂纹断裂行为的理论和实验研究[J]. 赵彦琳,范勇,朱哲明,周昌林,邱豪. 岩石力学与工程学报. 2018(06)
[5]尖端相交裂隙砂岩强度与破裂演化特征试验研究[J]. 熊飞,靖洪文,苏海健,杜明瑞,尹乾,韩观胜. 煤炭学报. 2017(04)
[6]拉、压剪作用下煤岩不等长共线裂纹相互作用[J]. 席婧仪,陈忠辉,朱帝杰,张伟,洪钦峰. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2015(04)
[7]FLAC3D应变软化与摩尔库伦模型工程应用对比[J]. 王凯,刁心宏,赖建英,黄纲领. 中国科技论文. 2015(01)
[8]岩石不等长裂纹应力强度因子及起裂规律研究[J]. 席婧仪,陈忠辉,朱帝杰,陈庆丰. 岩土工程学报. 2015(04)
[9]完整岩石试件和含有裂隙岩石试件在单轴压缩下破坏过程的数值模拟研究[J]. 刘超. 煤炭技术. 2014(08)
[10]不同倾角节理组和锚固效应对岩体特性的影响[J]. 王文,朱维申,马海萍,张磊. 岩土力学. 2013(03)
博士论文
[1]水泥基脆性材料不等长裂纹相互作用与扩展规律研究[D]. 席婧仪.中国矿业大学(北京) 2015
[2]脆性材料中三维裂隙断裂试验、理论与数值模拟研究[D]. 郭彦双.山东大学 2007
硕士论文
[1]基于应变软化模型的岩体裂隙压缩扩展数值模拟研究[D]. 张亚东.中国地质大学(北京) 2017
本文编号：3245086
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/3245086.html
