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《北京科技大学》 2006年
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岩石弹塑性损伤模型及其应用研究

王利  
【摘要】: 岩石损伤力学研究已近取得很多重大的理论进展,并且为重要的岩石工程如大坝坝基、高陡边坡和地下水电厂房等,提供了非常有效的稳定性评价理论和方法。但是,与众多的岩石工程实践相比,岩石损伤力学的应用还是很有限,尤其是并未得到广大工程专家的普遍接受。究其原因主要是,现有岩石损伤力学是建立在复杂的数学力学理论、昂贵的实验观测仪器和过于简单化的假设基础之上。岩石损伤力学要想真正与实际结合,并在丰富多彩的生产实践中实现其理论价值,必须发展适合工程应用的损伤模型,并将其应用于生产实践,而这正是本文的出发点和课题研究的主要内容。本文提出了适合工程应用的弹性损伤模型,并将其应用于岩石破碎块度研究,节理岩体块度预测以及岩体崩落数值模拟。 岩石在单轴压缩条件下的应力应变曲线,是弹塑性损伤信息的综合反映。在实验观察的基础上,利用损伤只影响弹性的假设,将岩石弹性损伤与塑性解耦,得到一维条件下损伤弹性模型,利用双剪强度理论实现一维损伤模型向三维模型的转化。岩石等脆性材料的塑性源于裂隙面之间的摩擦效应。复杂的应力状态和裂隙面摩擦条件,构成了复杂的软硬化特性。基于此观点本文推导了传统塑性力学框架下的三维各向异性弹塑性损伤模型,采用潜在滑移面的塑性位移作硬化变量,其物理概念清晰,便于测定,这比传统上用塑性功等作硬化变量更容易理解,更能反映其物理实质。 作为应用,将损伤模型应用于岩石和节理岩体块度预测。一般的块度预测方法是试验室内岩石裂隙或孔洞分维数观测以及节理裂隙交割的几何拓扑计算。本文根据岩石破裂过程分形脆性断裂机理建立块度分形演化模型,并将其应用于节理岩体块度预测。当用块度分维数表征块度分布时,则块度分布系统中的最小碎块尺寸随着岩石单元内部宏观裂隙的发展而逐渐变小。从宏观唯象角度,岩石裂隙的这种分形演化可以用一个损伤变量来描述,据此,建立最小碎块尺寸和岩石损伤变量之间的函数关系,它利用了断裂损伤过程的能量守恒关系。节理岩体块度分布与岩石块度分布具有自相似性,因此,可以将岩石块度演化规律用于节理岩体块度预测,通过计算岩体损伤变量,求出当前岩体损伤状态下的块度分布。 作为尝试,将损伤模型应用于地下采矿岩体崩落过程数值模拟。传统上没有很好的量化办法考虑节理裂隙对岩体强度的弱化影响。而在一般的数值分析工具,如ANSYS里没有损伤分析模型。本文通过初始损伤量化节理裂隙造成的影响,并且在ANSYS9.0平台上实现崩落过程弹塑性损伤有限元模拟。利用ANSYS前、后处理程序和弹、塑性求解器,实现常规有限元计算,用APDL语言实现损伤有限元编程分析。模拟计算显示了分步拉底方案下,崩落体拉底空间的应力分布、崩落形状以及位移变化,为现场施工方案的合理制定提供了一定的科学依据。
【学位授予单位】:北京科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU452

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 高玮;汪磊;杨大勇;;基于能量原理的岩石损伤研究[J];地下空间与工程学报;2010年S2期
2 孙波;石少卿;汪敏;;爆炸落石抛掷速度影响因素的数值分析[J];工程爆破;2010年03期
3 郭俊良;;不同爆破形式下边坡的振动传播规律研究[J];露天采矿技术;2012年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 许国安;深部巷道围岩变形损伤机理及破裂演化规律研究[D];中国矿业大学;2011年
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1 王琰;岩体—喷层支护结构一体化冻融试验及变形破坏规律的研究[D];中国地质大学;2011年
2 臧建领;松动爆破作用下砂岩破碎过程的数值模拟及爆破参数确定[D];内蒙古科技大学;2011年
3 侯佳琳;介质破坏的梯度损伤理论及其数值模拟研究[D];长沙理工大学;2012年
4 蒋仓兰;黄土结构损伤及演化规律研究[D];西北农林科技大学;2008年
5 刘国勇;套管错断井断口岩体损伤块度数字模型[D];大庆石油学院;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨军,王树仁;岩石爆破分形损伤模型研究[J];爆炸与冲击;1996年01期
2 徐涛,于世海,王述红,唐春安;岩石细观损伤演化与损伤局部化的数值研究[J];东北大学学报;2005年02期
3 俞茂宏,M.Yoshimine,强洪夫,昝月稳,肖耘,李林生,盛祖铭;强度理论的发展和展望[J];工程力学;2004年06期
4 曹文贵,张升;基于Mohr-Coulomb准则的岩石损伤统计分析方法研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2005年01期
5 徐腊明;自然崩落法拉底上部矿体应力分布有限元分析[J];金属矿山;1996年02期
6 赵斌,于亚伦;损伤岩体破碎块度分布的预测[J];金属矿山;1997年05期
7 伍法权;王思敬;宋胜武;吕杰堂;;岩体力学中的统计方法与理论[J];科学通报;1993年15期
8 董卫军;矿石崩落块度的三维模型与块度预测[J];矿冶;2002年02期
9 高路彬;混凝土变形与损伤的分析[J];力学进展;1993年04期
10 许江 ,李贺 ,鲜学福 ,尹光志;对单轴应力状态下砂岩微观断裂发展全过程的实验研究[J];力学与实践;1986年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 冯西桥;脆性材料的细观损伤理论和损伤结构的安定分析[D];清华大学;1995年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范颖芳,周晶;人工神经网络在受腐蚀钢筋混凝土结构工程中的应用[J];四川建筑科学研究;2004年01期
2 柯长仁;蒋俊玲;陈升平;;混凝土单轴压缩损伤的模型试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年05期
3 张雪颖;阮怀宁;贾彩虹;;岩石损伤力学理论研究进展[J];四川建筑科学研究;2010年02期
4 薛刚;张晓斌;李奉阁;;损伤钢筋混凝土梁受力性能计算分析[J];四川建筑科学研究;2010年03期
5 孙国华;程桦;汪东林;;浅埋城市隧道开挖方案比选分析与应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年04期
6 徐士良;;基于滑动裂纹模型的岩石损伤统计本构模型[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2012年02期
7 刘倩倩;沈明荣;;波浪作用下水下岩质边坡模型试验研究[J];安徽建筑;2008年05期
8 刘庭金,朱合华,唐春安;围岩卸载损伤演化及应力场调整有限元分析[J];地下空间;2002年04期
9 肖建勋;程远帆;王利丰;;岩体结构面连通率研究进展及应用[J];地下空间与工程学报;2006年02期
10 刘波;陶龙光;李希平;唐孟雄;;地铁盾构隧道下穿建筑基础诱发地层变形研究[J];地下空间与工程学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杜宝同;邵朋;;复杂采动影响下巷道围岩变形规律研究[A];2010年安徽省科协年会——煤炭工业可持续发展专题研讨会论文集[C];2010年
2 周坤;赵毅鑫;谢帅涛;刘迪;;模型边界位置对巷道变形模拟结果的影响研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
3 秦四清;泮晓华;;地壳岩石剪切失稳的应力与应变准则[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
4 宋常;冯新;周晶;;高混凝土重力坝在强震作用下损伤破坏的数值模拟[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
5 许振华;王清来;;复杂采空区条件下残矿回收与稳定性的有限元模拟研究[A];2011(昆明)中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C];2011年
6 谢和平;;采矿工程中的力学问题与分析[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
7 杨小林;王树仁;王梦恕;;爆破对围岩力学性质和稳定性的影响[A];第七届全国工程爆破学术会议论文集[C];2001年
8 王宝来;温凤春;梁军;;基于最小耗能原理的复合材料强度问题研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
9 江松青;刘文韬;于恒;;微孔洞形核对延性材料损伤与失效的影响[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
10 张晶;付强;邓守春;梁乃刚;;构元组集弹性损伤模型对准脆性材料损伤至断裂各向异性特征的分析[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院士90华诞文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄西成;内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式分析[D];中国工程物理研究院;2010年
2 曲嘉;钢纤维混凝土劈拉强度的实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
5 何峰;岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
6 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
8 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
9 杨溢;爆破荷载对蠕动边坡的累积效应及稳定性影响研究[D];昆明理工大学;2010年
10 陶高梁;岩土多孔介质孔隙结构的分形研究及其应用[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王瑞华;李粮店煤矿水文地质特征研究[D];河南理工大学;2010年
2 宋家勇;安林煤矿炮放面矿压显现规律及顶煤冒放性预测研究[D];河南理工大学;2010年
3 赵大为;空间热循环和辐照环境对LF6铝合金焊接组织及性能的影响[D];河南理工大学;2010年
4 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年
5 赵文武;淮南矿区典型煤层水力冲孔技术参数研究及消突效果考察[D];河南理工大学;2010年
6 姜世元;缺陷法控制冲击地压的力学分析及应用[D];山东科技大学;2010年
7 刘武麟;临近断层回采巷道围岩变形特征及支护技术研究[D];山东科技大学;2010年
8 肖志龙;中置集中荷载作用下FRP筋混凝土双向板冲切性能研究[D];郑州大学;2010年
9 徐建来;软岩巷道支护稳定性及数值动态模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 姜连军;大唐国际胜利东二号露天煤矿采场边坡稳定性分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘慧;杨更社;田俊锋;徐江;;冻结岩石细观结构及温度场数值模拟研究[J];地下空间与工程学报;2007年06期
2 丁卫华,仵彦卿,蒲毅彬,廖全荣;CT技术应用于岩石实验动态观测的新进展[J];冰川冻土;2000年03期
3 唐雪松,蒋持平,郑健龙;弹性损伤的一般理论[J];北京航空航天大学学报;2001年01期
4 刘新波,盛建龙;爆破数学模型浅析[J];爆破;1999年03期
5 谢木栅;孔底水耦合深孔微差爆破[J];爆破;1999年04期
6 谢先启,韩传伟,严涛;闹市区铁路桥拆除爆破中的飞石及其防护[J];爆破;2000年02期
7 李本平;卢文波;;制导炸弹水平侵彻爆炸作用下混凝土重力坝毁伤效应数值仿真[J];爆破;2007年01期
8 文德生;章克凌;范新;;岩石强度对爆炸破坏影响的数值模拟[J];爆破;2008年04期
9 黄华,郑长青,罗志高,傅荣璋;条形药包爆炸作用的计算与分析[J];爆破;1999年02期
10 颜事龙;陈叶青;;岩石中集中装药爆炸能量分布的计算[J];爆破器材;1993年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈会军;泥岩的本构方程及油水井套管剪切破坏机理的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 柴敬;岩体变形与破坏光纤传感测试基础研究[D];西安科技大学;2003年
3 张大林;流形方法在岩体断裂特性与裂纹发展过程数值分析中的应用研究[D];大连理工大学;2003年
4 张东明;岩石变形局部化及失稳破坏的理论与实验研究[D];重庆大学;2004年
5 邓虎;裂缝性泥页岩的水化稳定性研究及其应用[D];西南石油学院;2004年
6 邱战洪;非线性动力损伤力学理论及其数值分析模型[D];浙江大学;2005年
7 夏旺民;黄土弹塑性损伤本构模型及工程应用研究[D];西安理工大学;2005年
8 郑贵;井壁稳定问题的断裂损伤力学机理的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
9 赵冰;岩土介质应变局部化问题的广义塑性梯度理论研究[D];西安理工大学;2006年
10 韦灼彬;钢筋混凝土桩基梁板码头爆炸毁伤及抢修技术研究[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁涛;爆堆岩石块度分布的分形模型研究[D];辽宁工程技术大学;2000年
2 夏旺民;黄土的软化本构模型[D];西安理工大学;2002年
3 代立强;注水导致套管损坏机理及力学模型研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2003年
4 黄梦宏;岩石损伤演化模型和损伤临界值理论与实验研究[D];中南大学;2003年
5 魏世明;相似模拟实验中的光纤光栅传感测试研究[D];西安科技大学;2004年
6 钱烨;基于分形理论的节理岩体爆破块度试验研究[D];武汉理工大学;2005年
7 范卫锋;分形理论在岩石力学中的应用[D];武汉理工大学;2005年
8 牛军贤;基于WF三轴系统非饱和土损伤统计本构模型试验研究[D];兰州理工大学;2006年
9 冯仁俊;基于光纤光栅测试的全长锚固锚杆实验研究[D];西安科技大学;2006年
10 王俐;不同初始含水率红砂岩冻融损伤的试验研究及其机理分析[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 吉中亮;蒋仓兰;党进谦;;原状黄土割线模量变化规律试验研究[J];人民长江;2010年15期
2 孟波;靖洪文;陈坤福;苏海健;杨圣奇;李元海;;软岩巷道围岩剪切滑移破坏机理及控制研究[J];岩土工程学报;2012年12期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 赵尔强;黄土基底排土场加载过程中稳定性分析[D];辽宁工程技术大学;2011年
2 黄胜;高压辊磨机粉碎行为研究[D];中南大学;2012年
3 徐亚利;结构性黄土的扰动状态本构模型研究及应用[D];西安建筑科技大学;2011年
4 贤彬;大理岩加卸荷破坏过程的颗粒流数值模拟及其试验验证[D];青岛理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王安宝,杨秀敏,王年桥,史维汾,郭志昆,王永根,陈启亮;化爆作用下钢筋混凝土板柱节点冲切破坏的试验研究及分析[J];爆炸与冲击;2001年03期
2 刘慧,冯叔瑜;炸药单耗对爆破块度分布影响的理论探讨[J];爆炸与冲击;1997年04期
3 徐涛,唐春安,张哲,张永彬;单轴压缩条件下脆性岩石变形破坏的理论、试验与数值模拟[J];东北大学学报;2003年01期
4 王中言,黄杰藩;孔隙砂岩力学性质随埋深变化的三轴试验研究[J];地球物理学进展;1993年04期
5 姚孝新,耿乃光,陈顒;应力途径对岩石脆性—延性变化的影响[J];地球物理学报;1980年03期
6 陈颙,于小红;岩石样品变形时的声发射[J];地球物理学报;1984年04期
7 潘别桐;徐光黎;;岩体节理几何特征的研究现状及趋向[J];工程勘察;1989年05期
8 赵均海,顾强,马淑芳;基于双剪统一强度理论的轴心受压钢管混凝土承载力的研究[J];工程力学;2002年02期
9 严宗达;用双剪强度理论解混凝土板冲切的轴对称问题[J];工程力学;1996年01期
10 王自强,秦嘉亮;含空洞非线性材料的本构势和空洞扩展率[J];固体力学学报;1989年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘红岩,王根旺,陈福刚;以损伤变量为特征的岩石损伤理论研究进展[J];爆破;2004年01期
2 张玉军;;节理岩体等效模型及其数值计算和室内试验[J];岩土工程学报;2006年01期
3 袁海平;王金安;赵奎;;诱导条件下节理岩体流变断裂自然崩落判据研究[J];金属矿山;2009年07期
4 周纪军;刘志强;;岩石破裂过程的统计损伤[J];西部探矿工程;2006年07期
5 刘保县;郭子红;黄敬林;;岩石塑性应变损伤模型的建立及应用[J];西华大学学报(自然科学版);2009年02期
6 邓宗才,钱在兹;钢纤维混凝土的弹塑性损伤模型[J];力学与实践;2000年04期
7 王飞;;岩体本构模型研究方法及评价[J];灾害与防治工程;2004年01期
8 徐卫亚;张贵科;;节理岩体正交各向异性等效强度参数研究[J];岩土工程学报;2007年06期
9 王利;高谦;;基于强度理论的岩石损伤弹塑性模型[J];北京科技大学学报;2008年05期
10 付成华;周洪波;陈胜宏;;混凝土喷层支护节理岩体等效力学模型及其应用[J];岩土力学;2009年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 查炎锋;张宇民;姚旺;;SiC陶瓷磨削表面残余应力有限元分析[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
2 郑修鹏;曹艳平;冯西桥;;基于失稳方法测量薄膜的弹性模量[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 肖大武;胡时胜;田杰;;对小截面试件SHPB实验中的二维效应的探讨[A];第四届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2006年
4 张开臣;许曙东;;大跨度预应力空心板有限元计算与分析[A];“发展绿色技术,建设节约结构”——第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文集[C];2007年
5 林治家;由小川;庄茁;;有限元计算的面向目标误差估计[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
6 付衣铭;刘腾喜;罗松南;;变截面箱形桥梁的空间应力分析[A];第二届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1993年
7 孙全胜;王昊;董秀军;;斜弯桥的激动力试验和分析[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ卷)[C];1998年
8 张勇;魏德敏;;钢筋混凝土双筒支承水塔有限元分析[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
9 尹益辉;;螺纹结构的力学行为研究简评[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第一册)[C];2005年
10 周凯敏;吴炎海;;ABAQUS在钢筋混凝土开孔梁模拟中的应用[A];第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 安世亚太 孟志华;ANSYS在航空薄壁构件结构设计的应用[N];中国航空报;2005年
2 记者 蔡立军 通讯员 田发萱;天发公司靠产学研联合促创新[N];中国冶金报;2006年
3 马志中;视神经损伤后能再生吗[N];健康报;2007年
4 ;2003年度国家杰出青年科学基金获得者荣誉简介(之一)[N];科技日报;2003年
5 胡芝娟;万吨干法工艺与成套设备项目通过验收[N];中国建材报;2006年
6 李韶菁;黄皮酰胺和人参皂苷Rg1通过增加神经可塑性发挥益智作用 The Nootropic Effect of (-)Clausenamide and Ginsenoside Rg1 Is Ch-aracterized by Increasing Neural Plasticity[N];中国医药报;2006年
7 孙建中、范保峰;350项科研成果全面提升保障力[N];解放军报;2005年
8 韦菁;提高钢坯产量和质量的途径[N];中国冶金报;2005年
9 吴山青;知难而上为推广[N];光明日报;2001年
10 莫晓燕 黄海霞 洪喻;动物实验显示:赤芍总苷可抗心肌损伤[N];中国医药报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王利;岩石弹塑性损伤模型及其应用研究[D];北京科技大学;2006年
2 朱福巍;节理岩体细观损伤模型的理论研究与数值方法[D];北京交通大学;2011年
3 袁海平;诱导条件下节理岩体流变断裂理论与应用研究[D];中南大学;2006年
4 张伟;基于预应力锚杆模型的节理岩体稳定性非连续分析[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
5 吴琼;复杂节理岩体力学参数尺寸效应及工程应用研究[D];中国地质大学;2012年
6 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年
7 蓝航;节理岩体采动损伤本构模型及其在露井联采工程中的应用[D];煤炭科学研究总院;2007年
8 罗昕;损伤演变对混凝土强度的影响[D];华中科技大学;2006年
9 焦健;节理岩体稳定分析的数值流形方法研究[D];北京交通大学;2010年
10 宋林;节理岩体中应力波传播的动力特性研究[D];西安建筑科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘鹏志;节理岩体等效性能的损伤模型及其数值模拟[D];武汉理工大学;2003年
2 周军;密肋复合墙板温度损伤模型及裂缝控制方法研究[D];北京交通大学;2008年
3 肖红宇;粘性土渗透模型及其弹塑性损伤模型研究[D];昆明理工大学;2006年
4 焦春茂;岩体非定常流变模型的有限元计算及位移反分析[D];山东科技大学;2005年
5 郑海君;软岩特性研究及其对边坡影响的敏感性分析[D];成都理工大学;2005年
6 黄闽莉;钢筋混凝土界面损伤研究[D];河海大学;2006年
7 谢洪林;混凝土损伤机理及临界损伤特性分析[D];昆明理工大学;2004年
8 武芸;大比例土—桩基—框架模型动力相互作用试验模拟分析[D];湖南大学;2005年
9 郭庆锟;钛管凝汽器腐蚀规律及可调式牺牲阳极阴极保护研究[D];中国海洋大学;2005年
10 杨喜来;Powerformer电磁设计及参数的有限元计算[D];哈尔滨理工大学;2005年
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