巖石靜動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系及應(yīng)用研究.pdf

1、巖石類材料的動(dòng)、靜態(tài)本構(gòu)模型的研究一直是整個(gè)巖土學(xué)科研究的基礎(chǔ)和最為關(guān)鍵的部分。然而巖石類材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究中一個(gè)重要方面是材料動(dòng)態(tài)性能的應(yīng)變率相關(guān)性規(guī)律的研究。材料動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型的構(gòu)建是研究巖石類材料動(dòng)態(tài)力學(xué)特性的理論基礎(chǔ)，起著至關(guān)重要的作用，因此建立概念清晰、形式簡(jiǎn)單且又能靈活應(yīng)用的考慮應(yīng)變率效應(yīng)和損傷影響的巖石類材料的動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型，并將其應(yīng)用于實(shí)際結(jié)構(gòu)計(jì)算以及計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真中去，具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程價(jià)值。 本文通過(guò)巖

2、石動(dòng)、靜態(tài)本構(gòu)關(guān)系及其應(yīng)用研究，將統(tǒng)計(jì)損傷理論應(yīng)用到彈粘塑性巖石本構(gòu)關(guān)系中，推導(dǎo)出了高應(yīng)變率下巖石的動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系，并與試驗(yàn)曲線對(duì)比，驗(yàn)證了該本構(gòu)關(guān)系的合理性；利用統(tǒng)一強(qiáng)度理論推導(dǎo)了爆炸沖擊波和應(yīng)力波作用下，圍巖在爆炸近區(qū)的壓碎區(qū)的粉碎半徑和爆破中區(qū)裂隙區(qū)的裂隙半徑，以及空氣耦合裝藥爆炸能量耗散分布；對(duì)地下巖體中的爆炸進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了不同巖體質(zhì)量和裝藥密度對(duì)爆腔壁壓力及損傷區(qū)的影響。研究了圍巖在不均勻應(yīng)力場(chǎng)下由于開(kāi)挖卸載而導(dǎo)致巖體破

3、壞并伴隨巖爆現(xiàn)象的破壞機(jī)理，推導(dǎo)出了計(jì)算圍壓切向應(yīng)力的公式，并與文獻(xiàn)中的巖爆試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，符合較好，得出以下結(jié)論： 將統(tǒng)計(jì)損傷模型和粘彈塑性模型結(jié)合起來(lái)，將巖石試件損傷體和彈塑性體并聯(lián)，建立了考慮損傷的粘彈塑性本構(gòu)關(guān)系，參數(shù)較少，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，應(yīng)用方便。 巖石的拉壓比對(duì)柱狀裝藥爆破的壓碎圈與裂隙圈的半徑具有顯著影響，選用統(tǒng)一強(qiáng)度理論作為巖石的動(dòng)態(tài)屈服準(zhǔn)則，計(jì)算圍巖的壓碎圈和裂隙圈半徑是合理的。數(shù)值模擬結(jié)果表明