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態(tài)疲勞力學性能。目前，對三維靜載荷與循環(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)計損傷模型和粘彈性模型相結(jié)合，經(jīng)過理論分析和數(shù)學推導得出具有靜載荷時粘彈性組合體的損傷本構(gòu)關系。對本構(gòu)關系中各參數(shù)隨循環(huán)沖擊次數(shù)的變化關系進行了探究，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。通過不同靜應力下砂巖的循環(huán)沖擊試驗結(jié)果檢驗模型是否合理。最后探討了模

2、型中參數(shù)對巖石疲勞動態(tài)力學特性的影響。全文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論成果如下：
　　（1）運用SHPB試驗系統(tǒng)，開展了不同靜應力組合情況下巖石循環(huán)沖擊試驗，得到了一些巖石動態(tài)疲勞力學特性，為建立和驗證巖石動態(tài)本構(gòu)模型奠定了基礎。
　　（2）在損傷力學和統(tǒng)計強度理論的基礎上，從統(tǒng)計學的角度確定基于Weibull分布的統(tǒng)計損傷變量，將巖石單元認為是粘缸體?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。并對損傷本構(gòu)模型中所得本構(gòu)曲線與試驗所得本構(gòu)曲線相比較，以檢驗所建模型的正確性。
　?。?）在已建立的統(tǒng)計損傷本構(gòu)模型的基礎上，開展了對本構(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，同時分析了損傷本構(gòu)模型中不同參數(shù)的變化對其的影響。在循環(huán)沖擊過程中，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，巖石的不均勻程度增

4、長迅速，黏性系數(shù)的減小趨勢也在加劇，軸壓的增大加速了巖石的破壞。
　　（4）巖石的動態(tài)峰值強度隨著循環(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。同時其峰值應力的減小趨勢也隨著軸壓的增大而加劇。巖石在沖擊狀態(tài)下的峰值強度劣化趨勢較其在循環(huán)靜載狀態(tài)下峰值強度的劣化趨勢更加陡峭，尤其是在最后的幾次循環(huán)中，峰值強度的劣化幅度最為顯著。
　　（5）在循環(huán)沖擊過程中，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力-應變曲