溫度和動載耦合下巖石力學特性與損傷機理研究.pdf

1、巖石是由各種不同的地質作用所形成的天然礦物的集合體，目前涉及高溫下巖石力學特性的工程案例越來越多，如地熱資源開發(fā)與利用、深部礦產的勘探與開采、核廢物的深埋處理以及二氧化碳的地下封存等，這些工程建設都需要對高溫下巖石動力學特性有深入的了解。本文采用室內試驗、理論研究和數(shù)值模擬相結合的方法開展工作，具體內容及相關結論如下:
　　首先，基于改進的分離式霍普金森壓桿(SHPB)對花崗巖進行了不同實時溫度下的沖擊壓縮試驗，發(fā)現(xiàn)溫度在20～5

2、00℃下，花崗巖全應力-應變曲線的彈性、塑性與應變軟化三個階段特征明顯，700℃時的應力-應變曲線出現(xiàn)塑性屈服平臺;應變率增加使巖石單位體積的能量吸收能力有所提高，且?guī)r石的峰值強度和峰值應變會增大。應變率對巖石彈性模量的影響規(guī)律不甚明顯;500℃及以下，隨應變率增加試樣破壞形式從劈裂過渡到碎裂，700℃時試樣破壞呈粉末狀。
　　接著，考慮巖石損傷的應變率效應，基于Weibull分布建立了實時溫度下巖石統(tǒng)計損傷本構模型。結果表明所提

3、出的統(tǒng)計損傷本構模型能準確地描述加熱溫度和應變率對巖石應力-應變行為的影響;四個本構參數(shù)(m，DI，ε0，η)均具有明確的物理意義，且確定方法簡單;該模型可較好地反映巖石破壞全過程中的應力-應變行為，且預測的結果與實驗數(shù)據非常吻合。
　　最后，利用ANSYS/LS-DYNA軟件與Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型對不同溫度（20℃、100℃和200℃）下巖樣SHPB試驗進行了數(shù)值模擬，結果顯示低加載率時試樣