南京紅砂巖細觀損傷演化特性及其本構(gòu)模型試驗研究.pdf

1、膨脹巖的工程災(zāi)害是個極為復(fù)雜且具有重大經(jīng)濟意義的課題,如何才能做到經(jīng)濟有效地在這類巖石中建設(shè)工程并維持其穩(wěn)定性,一直是困擾著廣大巖石力學(xué)和工程地質(zhì)工作者的一個難題.當膨脹巖體受到擾動,特別是含水率發(fā)生變化時,膨脹巖常發(fā)生顯著的物理化學(xué)反應(yīng),嚴重影響著工程的穩(wěn)定性.本文以紅山窯水利樞紐膨脹紅砂巖地基處理為工程背景,通過不同含水率下的紅砂巖RMT剛性伺服單軸壓縮試驗和光學(xué)細觀單軸壓縮試驗,得到了不同含水率下紅砂巖全應(yīng)力-應(yīng)變曲線、宏觀破壞形

2、式、細觀結(jié)構(gòu)演化圖像;運用巖石力學(xué)、損傷力學(xué)和斷裂力學(xué)理論對試驗結(jié)果進行了分析,得到了以下一些結(jié)論:(1)通過對紅砂巖RMT單軸壓縮試驗,分析了紅砂巖抗壓強度、彈性模量和峰值變形等隨含水率變化的關(guān)系;通過對紅砂巖細觀單軸壓縮試驗,依據(jù)Geo-image程序?qū)t砂巖細觀結(jié)構(gòu)圖片量化處理信息,著重分析在不同含水率下紅砂巖微裂紋損傷演化與宏觀力學(xué)響應(yīng)之間的規(guī)律.(2)運用細觀損傷力學(xué)理論,定義了孔隙面積比為損傷變量,推導(dǎo)了峰值應(yīng)變前的損傷本構(gòu)

3、方程,并且詳細地闡述了紅砂巖損傷演化的四個階段:損傷弱化階段、彈性階段、非線性強化階段、峰后軟化階段.從宏觀損傷力學(xué)理論出發(fā),依據(jù)紅砂巖全應(yīng)力-應(yīng)變曲線,分析了紅砂巖應(yīng)變軟化特性的內(nèi)在原因,在前人的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了峰值應(yīng)變后的紅砂巖損傷本構(gòu)方程.(3)通過與RMT試驗結(jié)果、其他損傷本構(gòu)模型的比較分析,驗證了該本構(gòu)模型對紅砂巖的擬合是正確的、合理的;并應(yīng)用于工程實際,為新紅山窯水利樞紐工程地基處理的設(shè)計、施工、運行提供可靠的指導(dǎo)意義,同時也豐