循環(huán)加卸載下砂巖損傷演化及其本構(gòu)模型研究.pdf

1、巖石損傷是指在外載荷作用下,巖石內(nèi)部微裂隙產(chǎn)生與擴(kuò)展,并引起其力學(xué)性能劣化的過程。本文在砂巖循環(huán)加卸載損傷試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行砂巖加載過程變形特征分析,彈性模量變化分析,能量分配及演化分析及聲速變化分析;基于上述分析,討論了彈性模量法、耗散能法和聲速法三種損傷變量定義方法在砂巖損傷計(jì)算與損傷演化分析中的適用性,分析了三種定義下砂巖的損傷演化特征;基于耗散能法定義下砂巖的損傷特性,進(jìn)一步進(jìn)行了砂巖損傷強(qiáng)度特性分析和損傷本構(gòu)關(guān)系模型研究。通過

2、本文研究得到以下主要結(jié)論:
　　(1)彈性模量隨應(yīng)力先增大并趨于穩(wěn)定,后減小;彈性模量法僅在砂巖塑性破裂階段和破裂后階段是適用的,但計(jì)算得到損傷閥值偏大,損傷值偏小。
　　(2)加載過程中彈性應(yīng)變能、耗散能和總應(yīng)變能均隨應(yīng)力增大而增大;在加載壓密階段和彈性變形階段巖石吸收能量轉(zhuǎn)化為彈性應(yīng)變能多于耗散能,臨近破壞時(shí)及破壞后階段耗散能占比不斷增大;耗散能法可較好反映砂巖加載全過程損傷及其演化特征。
　　(3)聲速隨應(yīng)力的增

3、大而減小,且減小速率不斷增大;聲速法在砂巖損傷計(jì)算與分析中是適用的,但無法反映巖石的完全損傷狀態(tài)。
　　(4)三種損傷變量定義下,砂巖損傷演化曲線呈“上凹”形態(tài);加載壓密階段和彈性變形階段損傷較小,損傷緩慢增大;加載至臨近峰值強(qiáng)度時(shí)損傷快速增大,峰值強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的損傷值約為0.45;試件整體破壞后,損傷值迅速增大;砂巖損傷主要集中在加載至臨近峰值強(qiáng)度時(shí)和破裂后階段。
　　(5)基于耗散能法定義下?lián)p傷特征分析,建立了損傷強(qiáng)度與損傷