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《三維應(yīng)力狀態(tài)下巖石損傷破壞的卸荷效應(yīng)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第卷第期煤炭學(xué)報(bào)年月文章編號(hào)：（）三維應(yīng)力狀態(tài)下巖石損傷破壞的卸荷效應(yīng)，，陳忠輝，林忠明，謝和平，王紅衛(wèi)（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）巖石力學(xué)與分形研究所，北京；福建省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院勘測(cè)室，福建福州；四川大學(xué)，四川成都）摘要：利用連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)方法，通過巖石微元體強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)分布和庫(kù)侖準(zhǔn)則假定，建立了一個(gè)簡(jiǎn)明的巖石三維各向同性損傷模型及彈脆性本構(gòu)方程探討了巖石試樣試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程特征、損傷演化規(guī)律、巖石試樣加載的圍壓效應(yīng)以及卸荷破壞下強(qiáng)度及脆化特征，理論與試驗(yàn)結(jié)果表明，卸載破壞比加載破壞表現(xiàn)得更為
2、脆性、更突然關(guān)鍵詞：脆性巖石本構(gòu)；圍壓效應(yīng)；卸荷損傷中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：，，，，（，，，，；，，，；，，）：，，，，，，，，，：；；［］巖石在三維應(yīng)力狀態(tài)下的破壞現(xiàn)象，早就受到巖石力學(xué)學(xué)者的關(guān)注近年來(lái)，許多學(xué)者針對(duì)加載條件的巖石試驗(yàn)無(wú)法滿足卸荷條件下巖石工程的需要，進(jìn)行了許多側(cè)向卸圍壓條件下巖石試樣破壞試驗(yàn)文獻(xiàn)［，］對(duì)玄武巖在卸荷狀態(tài)下的變形和破壞特性進(jìn)行了研究，其主要結(jié)論是：在卸荷狀態(tài)下，隨著破壞時(shí)圍壓的增大，試樣破壞形式逐漸由張性破壞過渡到張剪性破壞，且張剪破裂角也隨之增大；卸荷較加荷巖石
3、的破壞程度更為強(qiáng)烈；沿卸荷方向（圍壓方向）的擴(kuò)容也更強(qiáng)烈文獻(xiàn)［，］對(duì)大理巖塊進(jìn)行了三軸卸圍壓試驗(yàn)，考察了巖石強(qiáng)度與試樣弱化破壞間的關(guān)系，以塑性變形量和本征強(qiáng)度統(tǒng)一研究了三軸壓縮和卸圍壓兩種力學(xué)過程，提出以材料弱化模量來(lái)描述巖樣的本征強(qiáng)度降低，指出循環(huán)加卸圍壓會(huì)造成本征強(qiáng)度降低然而，關(guān)于在卸荷（圍壓）條件下巖石破壞的機(jī)理還不是很明確，尤其是理論研究還很缺乏本文從連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)出發(fā)，通過巖石微元體強(qiáng)度的分布和庫(kù)侖準(zhǔn)則的假定，建立收稿日期：基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（，）；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展
4、規(guī)劃項(xiàng)目（）作者簡(jiǎn)介：陳忠輝（），男，江蘇啟東人，博士：，：煤炭學(xué)報(bào)年第卷一個(gè)能夠反映巖石細(xì)觀性質(zhì)統(tǒng)計(jì)離散性，符合巖石試樣宏觀變形破壞特征、工程實(shí)用的簡(jiǎn)明的三維各向同性損傷模型及損傷本構(gòu)模型，為描述復(fù)雜應(yīng)力條件下，包括圍壓變化、卸圍壓情況下巖石的變形破壞特征提供了依據(jù)!"各向同性三維彈性損傷本構(gòu)模型文獻(xiàn)［，］認(rèn)為，由于巖石材料的內(nèi)部構(gòu)造極不均質(zhì)，巖石中可能存在強(qiáng)度不一致的許多薄弱環(huán)節(jié)，各微元體所具有的強(qiáng)度也就不盡相同，考慮到巖石材料在加載過程中的損傷是一個(gè)連續(xù)過程，故可假設(shè)：（）無(wú)損巖石微元的平均
5、彈性模量為，在微元破壞之前服從虎克定律（指微元而言，并非視宏觀整體性質(zhì)為虎克體），即微元具有線彈性性質(zhì)（）各微元的強(qiáng)度服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，且服從分布，其分布密度函數(shù)為""!（"）()[()]，（）"""式中，"為巖石微元的應(yīng)變；!（"）為巖石微元應(yīng)變"時(shí)的微元破壞概率；，"分別為分布的尺度和形態(tài)參數(shù)，可以通過巖石單軸試驗(yàn)來(lái)確定文獻(xiàn)［，］根據(jù)連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)，定義損傷參量為損傷面積與無(wú)損時(shí)材料全面積之比，即""｝!（）[()]（）"巖石在三軸應(yīng)力作用下，其破壞形式通常表現(xiàn)為剪切屈服破壞因此假定微元體破壞符
6、合庫(kù)侖準(zhǔn)則即微元體破壞時(shí)，應(yīng)力條件符合!!##，（）!!式中，#，#分別為巖石微元體的最大與最小主應(yīng)力；，!分別為巖石的黏聚力和內(nèi)摩擦角參照文獻(xiàn)［］，可以得到損傷變量為!"($)#{[!]}，（）"式中，"，#分別為軸向應(yīng)變和圍壓；$，分別為巖石的材料泊松比和彈性模量在巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線的起始階段，通常認(rèn)為有一個(gè)彈性區(qū)域，在該區(qū)域加載和卸載，巖石不發(fā)生損［］傷只有達(dá)到一定的應(yīng)力狀態(tài)之后，損傷才開始發(fā)生因此，巖石材料的損傷演化規(guī)律及起始準(zhǔn)則為!ì"($)#"!#，?{[!]}($)?!í"（）?#?!
7、?"＜($)!應(yīng)用應(yīng)變等效原理，對(duì)于各向同性彈性損傷材料，把損傷參量引入三維彈性方程，當(dāng)三軸等圍壓時(shí)有!"($)##$#"{[!]}（）"式（），（）分別為脆性巖石各向同性損傷模型和本構(gòu)方程下面結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果來(lái)探討其對(duì)三維應(yīng)力狀態(tài)下巖石損傷破壞的圍壓效應(yīng)和卸荷效應(yīng)第期陳忠輝等：三維應(yīng)力狀態(tài)下巖石損傷破壞的卸荷效應(yīng)!"在三軸條件下巖石變形破壞過程!#$"圍壓對(duì)巖石三軸破壞及損傷過程的影響［］圖中，（）對(duì)蘇長(zhǎng)巖（）進(jìn)行了單三軸壓縮試驗(yàn)，圍壓分別為，，據(jù)巖石單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果求得本構(gòu)方程的參數(shù)：!，"，!蘇
8、長(zhǎng)巖在不同圍壓下峰前的變形規(guī)律與單軸情況下基本相同而峰后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系發(fā)生很大的變化理論曲線較好地描述了巖石峰值強(qiáng)度的圍壓效應(yīng)與峰前變形行為對(duì)于有圍壓下巖石峰后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，該模型無(wú)法模擬而單軸壓縮下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得很好從圖可以看出，巖石從加載或卸載到達(dá)同一應(yīng)力狀態(tài)，其損傷數(shù)量基本相同，這圖蘇長(zhǎng)巖加載的圍壓效應(yīng)（據(jù)，）也是巖樣加卸載破壞峰值強(qiáng)度相差無(wú)幾的原因然而，應(yīng)當(dāng)注意到種應(yīng)力條件損傷過（，）程的不同，蘇長(zhǎng)巖在加載下，主應(yīng)力差""時(shí)損傷開始發(fā)生，而在卸荷條件
