巖石細(xì)觀統(tǒng)計(jì)損傷數(shù)值模型及在地下工程中的應(yīng)用.pdf

1、隨著巖石力學(xué)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到，巖石的物理力學(xué)性質(zhì)不僅有別于其它工程材料，而且與土或混凝土材料也存在較明顯的差異。近年來，損傷力學(xué)的發(fā)展為巖石材料的非彈性性質(zhì)和破壞機(jī)理給出了一種可資借鑒的解釋模式。人們己習(xí)慣稱巖石為有初始損傷的材料，并采用某些特征參數(shù)來合理地描述巖石內(nèi)部缺陷的分布狀態(tài)。由于巖石材料的特殊性，即使在彈性狀態(tài)下，也屬于非線性問題。很多研究表明：巖石的非彈性變形就是由于其內(nèi)部大量微裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展造成的。目前國際上已經(jīng)開

2、始從巖石的細(xì)觀尺度出發(fā)來研究其宏觀的損傷與斷裂問題。隨著電子計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展和計(jì)算技術(shù)的逐步完善，對巖石強(qiáng)度理論和本構(gòu)關(guān)系提出了更高的要求，以便更真實(shí)地描述巖石力學(xué)特征，求解復(fù)雜的工程巖石力學(xué)問題。 本文基于用統(tǒng)計(jì)理論中的Weibull分布來描述巖石微元的強(qiáng)度分布所建立的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，利用數(shù)學(xué)上求全微分的方法確定了模型中的Weibull分布參數(shù)，并分析了 Weibull分布參數(shù)對巖石細(xì)觀統(tǒng)計(jì)損傷模型的影響，將該模型得到的應(yīng)力

3、一應(yīng)變曲線與巖石試驗(yàn)曲線進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了模型的合理性。在此基礎(chǔ)上，將巖石微元的 Drucker-Prager。強(qiáng)度準(zhǔn)則拓?fù)Q為統(tǒng)一強(qiáng)度理論，建立了基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論下的巖石細(xì)觀統(tǒng)計(jì)損傷模型，拓展了該模型的應(yīng)用范圍。此外，在有限元軟件ABAQUS二次開發(fā)的平臺上，將統(tǒng)計(jì)損傷本構(gòu)關(guān)系嵌入到ABAQUS中，并采用文中建立的本構(gòu)關(guān)系對巖石材料進(jìn)行數(shù)值模擬。為驗(yàn)證其可行性，對巖石試樣進(jìn)行了單軸壓縮和三軸壓縮的數(shù)值模擬研究，結(jié)果表明具有較高的精度。最