考虑空隙影响的岩石统计损伤模型研究

为得到岩石在不同围压作用下变形特性以及岩石空隙对变形损伤的影响,采用TAW-2000岩石试验系统对砂岩进行室内三轴压缩试验;构建考虑岩石空隙损伤的三轴压缩统计损伤模型,以及提出确定分布参数和空隙损伤影响系数的方法,通过模型曲线和试验曲线对比,验证建立损伤模型的正确性与合理性。结果表明：该模型对传统破坏模型引入空隙损伤影响系数可以较好地描述损伤演化,并能反映出三轴压缩试验曲线的软化特性。该模型对传统破坏模型引入空隙损伤影响系数可以较好地描述损伤演化,并能反映出三轴压缩试验曲线的软化特性。岩石在同一围压作用下的损伤变量的变化规律都是呈现出先增大后趋于稳定的趋势,这是由于岩石在荷载作用下内部原生裂隙会进一步发展、扩散,直至贯通为宏观裂缝,导致岩石发生变形破坏,后续试验岩石试样沿着破裂面滑移,最终使得岩石的损伤程度逐渐加剧。由拟合结果可知,建立的统计损伤模型可较好地反应岩石的变形特性,也可较为真实反映巷道围岩的变形情况,对实际工程中巷道围岩-支护体的设计具有指导意义,但是实际工程中围岩所受的三向应力大小各不相同,鉴于试验条件约束无法实现,故需要在以后研究中对岩石做真三轴试验,才能更好地反映实际...     

基于能量原理砂岩应变软化模型研究

为了建立基于能量原理的分段砂岩非线性损伤方程,对砂岩进行不同围压条件下三轴试验,并分析其峰后力学特性,得出以下主要结论:围压增大提高了砂岩扩容起始点对应的应力水平,延缓了砂岩的非线性扩张,围压在一定程度上提升岩石承载力;同时,减弱岩石的脆性破坏程度,增强延性,使得试样趋于形成单一剪切面,破坏后试样较为完整。考虑不同围压条件下,岩石峰后阶段主要沿着断裂面移动、滑动,仍然具有一定承载力,岩石形变率逐渐非线性减小。假定应力-应变关系变化规律满足三次多项式,通过能量原理建立非线性损伤模型,可以更好地反映岩石应力-应变关系与破坏情况,最终通过对比发现试验曲线与拟合曲线拟合度较高。     

基于最小耗能理论的混凝土力学本构模型研究

为了准确描述复杂应力下混凝土应力应变关系,通过对混凝土进行不同围压作用下三轴压缩试验,考虑轴、径向应力和球应力对轴向应变的影响,结合最小能耗原理建立一种混凝土损伤本构模型,得出:该模型对混凝土峰前应力应变变化趋势预测基本一致,而对于峰后变形虽有出入,但是总体上较好地描述混凝土峰后应力应变关系.最后,试验曲线与拟合曲线也具有较高的拟合度,说明了模型的正确性与合理性,也对实际工程具有指导意义.     

基于能量释放理论的丹东滨海湿地黏性冻土本构模型

丹东滨海湿地黏性冻土结构复杂,受温度、应力等因素影响,该地带工程竣工后易产生路面不均匀沉降等问题。为此,建立基于能量释放理论的三轴本构模型。为了描述不同温度、围压交互耦合作用下黏性冻土的应力-应变变化规律,采用MTS815试验系统对黏性冻土开展力学特性试验,分析温度、围压对能量演化规律的影响,并结合能量释放理论对传统本构模型进行修正。结果表明：基于能量释放率应力-应变关系的本构计算值与试验值有着良好的吻合度,二者相关系数均在0.95以上,拟合数据和试验数据趋于一致。     

高德煤矿花岗岩蠕变损伤模型研究

为了研究高德煤矿围岩的蠕变特性以及加载过程中的损伤演化性质,对花岗岩试样进行了分级加载蠕变试验,基于Burgers模型引入改进的Kachanov损伤模型,建立了能描述加速蠕变阶段的蠕变损伤模型,通过数值模拟计算对考虑和不考虑损伤的巷道控制点的变形量进行对比,探讨损伤模型在实际工程中的运用。研究结果表明:由径向蠕变确定的岩石长期强度小于轴向长期强度,且径向蠕变较轴向蠕变更加敏感;当应力水平达到径向长期强度时,开始出现扩容现象,当应力水平达到轴向长期强度时,体积应变开始由正值变为负值。结合轴径向蠕变试验曲线,对蠕变损伤模型参数进行辨识,决定系数达到0.97以上,模型曲线与试验曲线吻合度高,验证了所建立蠕变损伤模型的合理性;建立的蠕变模型考虑损伤比不考虑损伤的位移大许多,考虑损伤最大变形比不考虑损伤最大变形增大约0.055 27 mm,验证了蠕变损伤模型可以更好地反映巷道围岩的劣化效应,利于巷道的后期支护与安全。     

考虑温度和围压耦合作用下岩石蠕变模型的建立

为研究砂岩在温度和围压耦合条件下的蠕变特性,采用MTS815.02试验机对砂岩进行三轴蠕变试验。以损伤的角度出发,假设砂岩在加载蠕变变形过程中的蠕变性质和力学性质产生劣化,将蠕变参数定义为与时间和应力有关的函数,进而建立考虑蠕变参数劣化的蠕变本构模型。结果表明：考虑温度的蠕变模型与不同温度作用下的试验数据具有良好吻合度,且相关系数均在0.90以上,这说明该文所建立的考虑温度的蠕变模型是合适的、可行的,该模型对于不同温度作用下砂岩的蠕变特性具有较好的描述,尤其是对加速蠕变的描述,故可以采用该模型作为后续数值计算的二次开发模型。     

再生骨料混凝土力学物理特性试验研究

通过对不同养护周期的普通混凝土、不同含量再生骨料混凝土碳化和强度性能对比分析研究,结果表明:再生骨料掺量较少时可以有效地提升强度,最终随着骨料增加,混凝土结构更加密实,强度大幅度提升;同时,水灰比较大时,随着骨料增加,混凝土的碳化反应不剧烈,碳化深度逐渐减少,但是随着碳化反应的进行,混凝土的碳化深度变化值却逐步趋于平衡状态。