岩石蠕变全过程损伤模拟方法研究

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岩石的蠕变现象广泛存在于各类岩石工程中,如地面的边坡、大坝,地下的巷道、矿柱等,其中,软岩巷道的蠕变现象尤为明显。因此,研究岩石的蠕变特性具有重要的工程意义。岩石蠕变理论作为岩石力学研究中的前沿课题,近年来研究工作进展迅速,取得了丰硕的研究成果。但是,岩石蠕变理论至今还很不成熟,当前岩石蠕变模型研究是岩石蠕变理论的一个难点和热点问题。近年来,随着损伤理论的迅速发展,利用它为研究材料受力变形特性提供了一条新的思路。鉴于此,本文拟将运用损伤力学理论对岩石蠕变模型进行了深入的讨论与研究。首先,分析了影响岩石蠕变的几个重要因素;再详细介绍了几个经典的组合元件模型,通过对这几个组合元件模型的比较,分析了这类模型的局限性及各自的适用范围。其次,在分析岩石蠕变全过程的基础上,通过引入损伤理论构造了一个新的流变元件,并将其与基本元件进行串并联组合,从而建立了一个能反映岩石蠕变全过程的岩石非线性蠕变模型;并提出了简单可行的模型参数确定方法;最后对该模型进行了实例验证。再次,考虑到岩石长期强度是岩石蠕变模型的一个重要参数,而且它对于岩石工程的长期稳定性设计具有重要的意义,因此,通过对岩石蠕变过程的损伤分析,建立起了岩石长期强度与损伤变形阈值的关系式,并由此建立了一种新的岩石长期强度确定方法。最后,根据对岩石蠕变过程的损伤分析,引入损伤理论对经典的H-K蠕变模型进行了改进,从而建立了一个能全面反映岩石蠕变全过程的改进H-K蠕变模型;提出了改进H-K蠕变模型的参数确定方法,并对其进行了实例验证。
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