【摘 要】
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近年来,许多实际岩体工程均表明岩石流变是岩体工程失稳破坏的重要原因之一,且由于裂隙、层理和节理等结构面的存在,使得岩体的蠕变特性表现得更为复杂。基于此,本文以断续双裂隙砂岩为研究对象,分别对砂岩试样开展了单轴压缩、多级流变试验和单级流变试验,根据试验结果,揭示了断续双裂隙砂岩特征应力值、长期强度和破裂特征随岩桥角度的变化规律。基于等效塑性应变,提出了一种新的裂纹扩展模拟方法,建立数值模型,对单轴压
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近年来,许多实际岩体工程均表明岩石流变是岩体工程失稳破坏的重要原因之一,且由于裂隙、层理和节理等结构面的存在,使得岩体的蠕变特性表现得更为复杂。基于此,本文以断续双裂隙砂岩为研究对象,分别对砂岩试样开展了单轴压缩、多级流变试验和单级流变试验,根据试验结果,揭示了断续双裂隙砂岩特征应力值、长期强度和破裂特征随岩桥角度的变化规律。基于等效塑性应变,提出了一种新的裂纹扩展模拟方法,建立数值模型,对单轴压缩和单级流变条件下的双裂隙模型进行了计算分析。分析了不同特征应力区间下断续双裂隙岩体的蠕变特征、结合损伤力学和元件模型建立了全阶段损伤蠕变本构模型。论文主要研究工作如下:(1)以完整砂岩和制备的含不同岩桥角度的断续双裂隙砂岩为试验对象,采用HYZW-500L型岩石直剪蠕变试验机对试样开展了单轴压缩试验,研究了不同岩桥角度下断续双裂隙岩体的特征应力值(σcc、σci、σcd和σc)、弹性模量和泊松比的变化规律、不同岩桥角度下断续双裂隙岩体的裂纹起裂和扩展模式以及完整岩石和裂隙岩体在破坏时的等效塑性应变;试验结果表明随着岩桥角度的增大,试样的各特征应力值和弹性模量逐渐降低,泊松比逐渐增加。(2)根据单轴压缩试验结果,分析计算了各试样在破坏时的等效塑性应变。并基于等效塑性应变在FLAC3D中提出了一种新的裂纹扩展模拟方法,将这种新方法运用到单轴压缩和单级流变试验的模拟中,得到了较好的模拟结果;(3)同样采用HYZW-500L型岩石直剪蠕变试验机对完整砂岩和断续双裂隙砂岩开展了单、多级蠕变试验研究,分析了完整岩石、断续双裂隙岩体的长期强度与特征应力的相关关系,分析了不同特征应力区间下断续双裂隙岩体的蠕变特性和破裂特征。试验结果表明当岩桥角度大于45°时试样将通过岩桥贯通破坏。(4)相关研究表明,传统的稳态蠕变阶段实质上是蠕变速率缓慢增加的过程,结合元件模型和损伤力学知识,建立了全阶段损伤蠕变模型,根据特征应力判断试样是否会进入加速蠕变阶段,预测试样破坏时间,并可以对砂岩试样的蠕变全过程进行描述。
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