岩石材料标准试件变形破坏的最佳长径比研究

论文摘要

岩石材料的尺寸或大小不同,其物理性质通常表现出显著的差异性。研究发现岩石材料表现出明显的尺寸效应,长径比的变化对其变形破坏过程、破裂形态、抗压强度、应力应变响应和能量响应都有显著影响,通过对特定尺寸岩样进行室内试验而得到的岩石强度和变形特性,不宜直接在实际的岩土工程设计中应用,因此对岩石材料变形破坏过程中的最佳长径比进行研究非常有必要。本文基于考虑岩石材料初始损伤演化特征的岩石本构关系,对岩石材料变形破坏过程中岩样的最佳长径比进行了研究,从理论的角度推导计算了岩石的最佳长径比,提出了考虑岩石材料初始损伤演化特征的抗压强度以及单位体积中能量耗散随长径比变化的理论表达式。并通过一系列不同长径比花岗岩岩样的单轴压缩试验,对岩石材料破坏的破裂形态、抗压强度及能量耗散随长径比变化的规律进行研究与分析。同时,通过试验结果与理论表达式的对比分析,论证了所得理论表达式的准确性,讨论了岩石材料的最佳长径比。通过有限差分程序FLAC3D进行岩石的单轴压缩模拟试验,对长径比为1、2、2.5、3、3.5、4的六组花岗岩岩样进行数值试验,分析了岩石材料单轴压缩变形破坏过程中破裂形态、应力-应变响应与长径比的关系,并将数值模拟结果与试验研究和理论研究结果进行对比验证。在此基础上,研究了岩石材料破坏过程中的能量演化规律受岩样长径比的影响。基于以上研究认为,岩石材料变形破过程中的最佳长径比取2.5为宜。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 耿永明

导师: 赵忠虎,王志刚

关键词: 长径比,尺寸效应,抗压强度,能量演化,数值模拟

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 兰州大学

分类号: TU45

总页数: 69

文件大小: 3274K

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