凍融荷載作用下砂巖損傷特性分析.pdf

1、隨著我國(guó)西部大開發(fā)的進(jìn)一步推進(jìn)，大量巖土工程將在西部寒區(qū)進(jìn)行，為確保工程的安全性，有必要研究巖石的凍融力學(xué)特性。本文從實(shí)際寒區(qū)巖體工程出發(fā)，采用理論與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，較為系統(tǒng)地研究了凍融與荷載作用下砂巖的損傷特性。
　　現(xiàn)場(chǎng)選取整塊新鮮的大塊砂巖，加工成標(biāo)準(zhǔn)圓柱形試件，分別對(duì)其進(jìn)行飽水后的凍融循環(huán)試驗(yàn)，并在凍融循環(huán)次數(shù)為0次，5次，10次，20次以及40次時(shí)，進(jìn)行圍壓為0MPa，2MPa，4MPa以及6MPa的三軸壓縮試驗(yàn)。觀察

2、試驗(yàn)現(xiàn)象，得出砂巖主要破壞形式；分析討論試驗(yàn)結(jié)果，得到砂巖在凍融循環(huán)和荷載作用下的力學(xué)參數(shù)，以及砂巖強(qiáng)度及變形特性隨凍融循環(huán)次數(shù)和圍壓的變化規(guī)律。
　　應(yīng)用連續(xù)損傷力學(xué)理論及推廣后的應(yīng)變等價(jià)原理，基于巖石 D-P準(zhǔn)則，分別采用Weibull分布和Poisson分布描述砂巖微元強(qiáng)度的隨機(jī)特性，建立砂巖的損傷模型，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的合理性。分析比較得出兩種分布在描述砂巖壓縮破壞過程中沒有顯著的差異，但由于采用Poisson分布所

3、得參數(shù)表達(dá)式較為復(fù)雜，因此實(shí)用性不強(qiáng)。
　　對(duì)砂巖損傷本構(gòu)模型進(jìn)行了修正，修正后的模型能夠較好地反映砂巖應(yīng)力應(yīng)變曲線峰后段的變化情況，更精準(zhǔn)的描述了砂巖殘余強(qiáng)度；分析討論了模型參數(shù)的物理意義；將砂巖損傷模型由常規(guī)三軸應(yīng)力狀態(tài)推廣到真三軸應(yīng)力狀態(tài)，從而能夠從理論上描述中間主應(yīng)力對(duì)砂巖強(qiáng)度及力學(xué)特性的影響。
　　建立了真三軸應(yīng)力狀態(tài)下，凍融砂巖的損傷模型，分析其損傷力學(xué)特性，并利用砂巖凍融循環(huán)和三軸壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了損傷模型的