岩石破裂过程的统计损伤模型及裂隙岩体渐进破坏数值模拟

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ms45574511
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
传统岩石力学建立在唯象理论基础上,不能完全解释岩石破坏的机理,也不能再现岩石的非线性力学特征;建立在传统岩石力学理论基础上的有限元方法也不能合理地模拟岩石中的裂纹扩展等与广义时间相关的渐进破坏过程。随着岩土工程向更高、更深方向发展,一些新的非线性的力学现象的研究不可避免,岩石力学的发展出现前所未有的挑战。从岩石细观机制出发,综合细观力学、断裂力学、损伤力学以及统计力学的研究成果,重新审视岩石的本构关系,显得十分必要。本文从岩石显微观察结果出发,推导了微裂纹在持续张拉加载条件下的裂纹扩展长度与远场应力增量的关系,将其引入多层次非平衡统计理论,以断裂概率为损伤变量,将岩石细观力学机制与宏观损伤过程统一起来,建立了跨尺度的岩石张拉损伤演化本构方程。利用滑动裂纹模型,推导了压缩条件下翼裂纹扩展的等效远场拉应力,将压缩条件下的损伤演化统一到张拉损伤演化方程,同时也获得了材料劈裂破坏判据。随后对本文得出的本构关系内禀的尺度参数及岩石材料的强度尺寸效应律进行了研究,认为本文获得的本构方程具备岩石材料基本的宏观力学特征;研究了初始损伤对应力应变曲线的影响,得出本文推广模型与考虑材料初始损伤对应力应变曲线的影响效果是一致的结论。为了建立岩石渐进破坏的计算方法,将损伤演化方程嵌入弥散裂缝模型来建立满足断裂能守恒的单元破坏准则,研究并证实了双标量损伤模型与单标量损伤模型在本文的研究中是等效的,从而验证了张拉损伤与剪切损伤的同步性,也对弹脆性模型实现裂纹扩展的方法进行了合理解释。为考虑初始裂隙的力学特征,建立了隐含贯通粗糙节理的等效裂缝模型,用于计算工程岩体中本已存在的节理裂隙的影响,以避免实体模型的建模困难。最后在以上研究成果的基础上,通过实例建立了断续节理岩体等效力学参数的测定方法,通过对断续节理岩体进行加卸载数值试验,研究其破坏模式、强度条件及强度参数。研究结果显示,本文方法获得的工程岩体的等效力学参数比工程岩体分类的传统方法获得的强度参数要高30%-50%。
其他文献
<正>提笔忘字现象严重:怎么写都觉得"怪"现场测试:常用词错误率极高在上海语言文字刊物《咬文嚼字》编辑组公布的"当代汉语出版物中最常见的100个错字别字"中挑选了50个,随机
自2007年企业会计准则颁布实施以来,我国的市场环境发生了很大变化。这里的变化不仅指制度环境的改进,更重要的是指市场经济本身出现了许多新的特点。市场经济本身是不断变化
[目的]建立一种快速、准确和标准化的广地龙DNA条形码鉴别方法,采用国际通用动物的DNA条形码COI基因序列及16SrRNA基因对广地龙及其它地龙原动物共3个科5个属9个物种的序列进
近日,陕西省旬邑县引进1台KZ-520型三级配方深松果园施肥机。该机为果园专用大型施肥机,装有全密封驾驶室,转向系统采用全液压转向,驾驶轻松方便,转弯半径小;低矮的驾驶位置设计,可
具身认知理论重视身体在认知发生中的重要作用,为课堂教学提供新的导向,也为课堂教学改革开辟了新的路径。具身化教学是对传统塑心抑身的教学方式的批判与反对,主张身体在教
在国家大力推行乡村振兴的背景下,发展乡村旅游成为改善乡村环境,发掘、传承乡村文化,推进农民转移就业,增加农民收入的重要手段,同时应运而生的乡村民宿也在蓬勃的发展,成为
"科学种田就是好,‘懒汉’耕作让土地变成了保水聚肥的‘海绵田’,地越种越肥,越种越软,你看,小麦一出苗就凸显出优势来了,比传统常规播种的小麦强一大截……"10月17日,在山东
介绍了国内外对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)增韧机理的研究情况,分析了ABS结构特点,讨论了ABS增韧机理,分析了橡胶空洞化对应增韧作用的贡献,研究了银纹、多重银纹及剪
对鼻窦炎病因学研究的突破仅仅是过去几十年的事情。鼻窦炎病因学研究带动了治疗理念的更新和疗效的提高。20世纪70年代Messerklinger教授的经典之作“鼻内镜检查法(Endoscopy
目的:观察中药硬膏穴位敷贴治疗小儿肺炎风寒闭肺证的临床疗效。方法:将符合纳入标准的小儿肺炎风寒闭肺证患儿64例(实际60例,治疗组和对照组各剔除2例),随机分为对照组30例,给