靜載荷與循環(huán)沖擊組合作用下巖石損傷本構(gòu)模型研究.pdf

1、多數(shù)巖體工程在爆破施工的情況下，圍巖受到的是靜載荷與循環(huán)沖擊的組合，兩者共同影響著巖體動(dòng)態(tài)疲勞力學(xué)性能。目前，對(duì)三維靜載荷與循環(huán)沖擊組合作用下巖石的本構(gòu)模型研究較少。本文將統(tǒng)計(jì)損傷模型和粘彈性模型相結(jié)合，經(jīng)過(guò)理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出具有靜載荷時(shí)粘彈性組合體的損傷本構(gòu)關(guān)系。對(duì)本構(gòu)關(guān)系中各參數(shù)隨循環(huán)沖擊次數(shù)的變化關(guān)系進(jìn)行了探究，建立靜載荷與循環(huán)沖擊組合作用下巖石損傷本構(gòu)模型。通過(guò)不同靜應(yīng)力下砂巖的循環(huán)沖擊試驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)?zāi)Ｐ褪欠窈侠?。最后探討了?/p>

2、型中參數(shù)對(duì)巖石疲勞動(dòng)態(tài)力學(xué)特性的影響。全文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論成果如下：
　?。?）運(yùn)用SHPB試驗(yàn)系統(tǒng)，開展了不同靜應(yīng)力組合情況下巖石循環(huán)沖擊試驗(yàn)，得到了一些巖石動(dòng)態(tài)疲勞力學(xué)特性，為建立和驗(yàn)證巖石動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型奠定了基礎(chǔ)。
　?。?）在損傷力學(xué)和統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度理論的基礎(chǔ)上，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度確定基于Weibull分布的統(tǒng)計(jì)損傷變量，將巖石單元認(rèn)為是粘缸體?b和損傷體Da并聯(lián)而成的組合體，結(jié)合Drucker-Prager破壞準(zhǔn)則，形成了

3、靜載荷與循環(huán)沖擊組合作用下粘彈性損傷體的本構(gòu)模型。并對(duì)損傷本構(gòu)模型中所得本構(gòu)曲線與試驗(yàn)所得本構(gòu)曲線相比較，以檢驗(yàn)所建模型的正確性。
　?。?）在已建立的統(tǒng)計(jì)損傷本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，開展了對(duì)本構(gòu)模型參數(shù)的探討，研究了不同靜載下本構(gòu)模型中參數(shù)的變化規(guī)律，同時(shí)分析了損傷本構(gòu)模型中不同參數(shù)的變化對(duì)其的影響。在循環(huán)沖擊過(guò)程中，巖石的黏性系數(shù)在不斷減小，非均勻度則在不斷增加，其抵抗沖擊載荷的能力在不斷弱化。圍壓不變軸壓增大時(shí)，巖石的不均勻程度增

4、長(zhǎng)迅速，黏性系數(shù)的減小趨勢(shì)也在加劇，軸壓的增大加速了巖石的破壞。
　　（4）巖石的動(dòng)態(tài)峰值強(qiáng)度隨著循環(huán)沖擊次數(shù)的增加在不斷降低，體現(xiàn)了巖石的疲勞特性。同時(shí)其峰值應(yīng)力的減小趨勢(shì)也隨著軸壓的增大而加劇。巖石在沖擊狀態(tài)下的峰值強(qiáng)度劣化趨勢(shì)較其在循環(huán)靜載狀態(tài)下峰值強(qiáng)度的劣化趨勢(shì)更加陡峭，尤其是在最后的幾次循環(huán)中，峰值強(qiáng)度的劣化幅度最為顯著。
　?。?）在循環(huán)沖擊過(guò)程中，巖石的彈性模量、黏性系數(shù)等參數(shù)的變化很容易改變巖石的應(yīng)力-應(yīng)變曲