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《重庆大学》 2010年
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干湿循环水岩相互作用下岩石劣化机理研究

傅晏  
【摘要】:水-岩相互作用作为岩土工程相关学科研究的前沿领域,是工程岩土体稳定研究的重要内容,而干湿循环过程是水-岩相互作用的重要组成。干湿循环过程中,岩石改变了水的赋存状态,同时自身也受到水的反复侵蚀。干湿循环作用将造成岩土体岩性劣化,进而影响其强度和变形,并对岩土工程的稳定性和耐久性产生重要影响。论文在前人研究的基础上,从干湿循环作用的劣化过程出发,通过理论分析、室内试验、数值模拟等方法,对岩石在干湿循环作用下的劣化机理进行了较为系统深入的研究。论文的主要研究内容和成果如下: ①通过完整砂岩的室内干湿循环试验,揭示了砂岩的干湿循环劣化规律。试验结果表明,循环作用对岩石的影响是渐进性的,表现为初期影响较大,随着作用时间的延长,该劣化效应逐渐减弱。在此基础上,探讨了岩石物理力学参数与干湿循环次数之间的函数关系,进而定义了干湿循环劣化系数,用于表征干湿循环作用对各参数的影响程度。 ②在试验研究的基础上,运用连续损伤力学和统计理论,导出了干湿循环作用下岩石的统计损伤本构模型。通过砂岩试验结果对该模型进行了验证,分析表明干湿循环作用对砂岩应力应变曲线的影响可分为两部分:通过杨氏模量E的变化影响其中近似线性部分,通过Weibull分布参数m和F0的变化影响其中非线性部分。干湿循环次数的增加将引起分布参数m和F0、临界损伤有效应力σ1c*的降低,并使临界损伤值Dc增加。 ③通过室内试验和细观颗粒流数值试验,统计了岩石宏细观参数之间的基本关系,分析了宏细观参数的影响效应,得到了宏细观参数关系的定量表达式。在此基础上,建立了基于颗粒流理论的岩石细观参数半定量确定方法,进而对颗粒流计算结果进行了分析,结果表明,峰值应力条件下相同围压下的颗粒接触网络和力链的分布形态均相似,但颗粒粘结的断裂数量随干湿循环次数增加而增大。同时利用颗粒微梁的能量关系,导出了细观强度参数与断裂韧度之间的定量关系,解释了岩石细观强度参数的物理意义。 ④探讨了干湿循环作用下的砂岩细观参数和细观应变能密度的变化规律,定义了干湿循环细观劣化系数,用于表征干湿循环作用对各细观参数的影响程度。通过对颗粒细观损伤的分析,建立了以细观模量为基础的砂岩细观损伤模型,探讨了砂岩干湿循环作用下的细观损伤效应。 ⑤在前人研究的基础上,建立了节理岩体完整性系数和体积节理数与GSI评分系统的定量关系,对GSI评分表进行了修正,基于广义Hoek-Brown准则将完整岩石参数推演到岩体参数,并探讨了干湿循环作用对岩体力学参数的影响。从抗剪强度曲线折减的概念出发,改进了基于Hoek-Brown准则的强度折减法,并运用FLAC~(2D)的FISH语言进行了相应程序化研究,对岸坡在干湿循环作用下的正常和极限状态进行了计算分析,探讨了干湿循环作用下岩体劣化效应对库岸边坡稳定性的影响。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU452

【引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【参考文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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2 侴万禧;;离散单元法的基本原理及其在岩体工程中的应用[A];第一届全国岩石力学数值计算及模型试验讨论会论文集[C];1986年
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【共引文献】
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10 董璞;刘金龙;李亮辉;;强度折减有限元法分析边坡稳定性的精度探讨[J];四川建筑科学研究;2009年02期
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1 郑颖人;;岩土材料的破坏与极限分析方法的发展[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
2 林达明;尚彦军;孙福军;孙元春;吴锋波;刘志强;;岩体强度估算方法研究及应用[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
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4 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
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8 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
9 王晓东;陈守龙;;路基边坡稳定性有限元数值分析[A];科技创新 绿色交通——第十一次全国城市道路交通学术会议论文集[C];2011年
10 李明;梁力;刘冬霞;王伟;;珲春紫金矿尾矿坝安全稳定性计算[A];2010年第三届尾矿库安全运行技术高峰论坛论文集[C];2010年
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2 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
3 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
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9 邓美寅;济阳坳陷深层碎屑岩储层物性及其流体实时评价[D];中国海洋大学;2009年
10 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
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1 王海生;采空区风流分布数值模拟研究[D];河南理工大学;2010年
2 陈建伟;松软煤层回采工作面前方煤体应力分布及位移变化特征[D];河南理工大学;2010年
3 高立祥;晚白垩世西峡盆地沉积与构造环境分析[D];河南理工大学;2010年
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9 尚群;赵庄矿3#煤层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度研究[D];河南理工大学;2010年
10 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
【同被引文献】
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5 高秀君,大久保誠介,福井勝則,金田博彰;三峡库区滑坡地带岩石特性的研究[J];地球与环境;2005年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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1 廖彪;基于离散单元法的土质边坡稳定性分析[D];湘潭大学;2010年
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4 余果;细粒尾矿堆积坝模型试验及数值模拟[D];重庆大学;2005年
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8 高韬;商界高速公路风化岩填筑路基研究[D];长安大学;2009年
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【二级引证文献】
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1 孙博;高埋深地下洞室围岩破坏机理及其稳定性的细观力学研究[D];天津大学;2012年
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1 丛怡;大理岩加卸荷破坏过程的试验及PFC3D模拟研究[D];青岛理工大学;2012年
【二级参考文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 郑颖人;胡文清;王敬林;;强度折减有限元法及其在隧道与地下洞室工程中的应用[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年
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3 陈建余;非稳定饱和—非饱和渗流场数值计算关键技术及其应用研究[D];河海大学;2003年
4 曾远;土体破坏细观机理及颗粒流数值模拟[D];同济大学;2006年
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1 魏保义;用非饱和渗流理论研究降雨入渗的特性及对边坡稳定的影响[D];河海大学;2002年
2 王彦;降雨入渗对边坡稳定的影响[D];河海大学;2002年
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4 赵增元;孔爱民;王佳;吕伟艳;;浪花飞溅区和潮差区干湿循环对有机涂层失效影响研究[A];2008年度海洋工程学术会议论文集[C];2008年
5 慕现杰;张小平;;干湿循环条件下膨胀土力学性能试验研究[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(一)[C];2008年
6 李志祥;胡瑞林;熊野生;王进思;宋继红;廖耀璜;;膨胀土路堤设计中应着重考虑的若干问题[A];第七届全国工程地质大会论文集[C];2004年
7 乔宏霞;何忠茂;刘翠兰;;SO_4~(2-)环境中混凝土力学性能研究[A];中国硅酸盐学会混凝土水泥制品分会第七届理事会议暨学术交流大会论文集[C];2005年
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9 刘多文;熊承仁;;红砂岩的渐进崩解特性试验研究[A];中国公路学会2002年学术交流论文集[C];2002年
10 卫军;余璟;董荣珍;周锡武;;干湿循环条件混凝土内氯离子输运试验拟合与分析[A];第五届混凝土结构耐久性科技论坛论文集[C];2006年
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5 张雨琴;如何使夏播一串红“十一”开放[N];中国花卉报;2008年
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7 林枫;空调铝箔需求旺盛技术决定未来市场[N];中国有色金属报;2002年
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9 李峰;ZZLS生态护坡材料的劣化及其相关特性试验研究[D];武汉理工大学;2006年
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3 徐可;不同干湿制度下混凝土中氯盐传输特性研究[D];三峡大学;2012年
4 李立辉;盐碱环境下混凝土冻融—干湿循环复合作用的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 刘鹏;干湿循环和硫酸盐侵蚀下混凝土水分传输规律研究[D];南京理工大学;2013年
6 高玉坤;干湿循环下非饱和土边坡响应的数值模拟分析[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 严海彬;硫酸盐侵蚀及干湿循环条件下改善混凝土耐久性的措施研究[D];重庆交通大学;2010年
8 吕海双;干湿循环下非饱和压实粘土边坡响应的模型试验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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10 张家俊;干湿循环下膨胀土裂隙、体变与渗透特性研究[D];华南理工大学;2010年
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