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岩石在不同应力条件下的分叉分析

马艺  
【摘要】: 不同应力状态下岩石材料的失稳断裂破坏一直是岩石力学与工程研究的重点。本文在对岩石进行平面应变、常规三轴基础上,采用非线性分叉理论对岩石在断裂失稳过程中的局部化分叉进行了研究。本文的主要研究成果如下: 1.根据许多岩石工程处于平面应变状态的实际情况,自行研制了岩石平面应变仪,进行了岩石平面应变实验,并将平面应变实验结果和常规三轴实验结果进行了比较。结果表明,不同应力状态下岩石的失稳断裂表现出不同的本构特性,简单地将常规三轴实验结果应用到处于平面应变状态的实际工程将导致很大的误差甚至得到错误的结论。 2.为研究岩石材料弹性模量的应力敏感性,进行了不同围压和不同应力水平下岩石的加卸荷循环实验。实验结果分析表明,岩石材料的弹性模量表现出较强的压硬性特点,同时与塑性变形耦合,表现出强烈的非线性性质。 3.处于平面应变和常规三轴条件下的岩石在中低围压(40MPa)下均表现为剪切局部化破坏的特征。对破坏后试件剪切面倾角的测量结果显示,在常规三轴情况下,剪切面倾角有随围压增加而降低的趋势;而平面应变情况下试件倾角表现出相对的稳定性,不随围压的变化而变化。 4.根据岩石的平面应变和常规三轴实验结果,建立了不同应力状态下岩石非关联弹塑性本构模型,应用变形分叉理论的声张量法推导了不同应力状态下的分叉条件。对不同应力条件下岩石分叉的计算结果和实验结果的分析表明,常规三轴条件下,岩石的分叉发生在材料的应变软化即峰值应力出现之后,而平面应变条件下,岩石的分叉发生在应变硬化区,即峰值应力出现之前。


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1 马艺;岩石在不同应力条件下的分叉分析[D];重庆大学;2007年
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