收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高应力下花岗岩力学特性试验及本构模型研究

胡云华  
【摘要】: 由于西部的特殊地质构造,西部在建或将建的大型水利水电工程的隧洞都具有大埋深、超高地应力的特点,硐室围岩体的力学响应明显有别于浅部岩体。本文针对高地应力条件下深埋隧洞岩体的非线性力学特性与显著的流变性进行了探讨。论文以实验研究为基础,采用理论分析和数值计算相结合的方法,系统地研究了硬岩在高地应力条件下的瞬时变形和强度特征以及岩石的长期流变特性,根据实验结果分别建立了能反映硬岩非线性变形与流变特征的本构模型。最终以重大水利水电岩体工程——大渡河流域大岗山电站为背景,采用有限元方法,应用本文的的试验与理论研究成果对其进行了计算分析。概括来讲,本论文的主要研究内容如下: (1)从工程现场取典型硬岩花岗岩,加工成标准试件(φ50mm×100mm)。采用MTS815.03型压力试验机进行了单、三轴压缩试验以及卸围压试验。分析了岩样的变形特点、强度特征和破坏规律以及试件的抗压强度、变形模量及泊松比随围压的变化规律,得到了花岗岩的基本力学参数,为进行岩石蠕变试验和数值计算提供了依据。 (2)针对现有的硬岩弹-脆-塑性本构模型不能反映岩石峰前非线性变形的问题,对岩石受力过程中其内部微裂纹的不同活动状态对宏观力学参数(变形参数和强度参数)的影响进行了详尽分析,得到了峰前变形参数随应力水平的变化规律以及峰后强度参数随等效塑性应变的变化规律。并以此为基础,建立了反映高地应力下硬岩峰前非线性变形及峰后应变软化特性的非线性弹-脆-塑性本构模型。 (3)采用CYL系列岩石流变仪对花岗岩进行了不同围压下的三轴压缩蠕变试验,研究了不同应力水平对花岗岩蠕变形能的影响。此外,还进行了岩样的卸围压蠕变试验,分析了卸围压蠕变试验过程中岩样的轴向应变、侧向应变以及体积应变的变化规律,为研究和建立岩石的流变本构模型提供了依据。 (4)基于三轴压缩蠕变试验结果,提出了一个新的非线性粘性元件,该元件将传统的理想粘性元件分解为线性与非线性两个部分,并将其与塑性元件并联起来用以描述花岗岩在高应力水平下的稳态蠕变及加速蠕变特性。将之与反映岩石衰减蠕变特征的五元件广义Kelvin模型串联起来所得到的非线性弹-粘塑性本构模型能反映岩石蠕变的三个阶段。采用带阻尼的最小二乘法根据流变试验曲线对模型进行了参数识别。 (5)结合大型有限元分析软件ABAQUS的接口子程序,分析了上述非线性弹-粘塑性模型的有限元实现过程并进行了相应的二次开发以将该模型嵌入到ABAQUS中。将岩石流变力学的试验和理论研究成果应用于实际岩体工程——大岗山电站中,对硐室围岩的变形和长期稳定性进行了预测分析。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 金汉平;岩石变形的特性及其时间因素(续)[J];力学学报;1977年01期
2 张拴宏;对磁组构在岩石变形分析应用中若干问题的思考[J];华南地质与矿产;1999年04期
3 刘俊来,刘正宏,徐仲元,陈华;上部地壳岩石变形与方解石质岩石的低温流动[J];世界地质;2000年03期
4 陈通;黎源;;岩爆的分析与研究[J];科协论坛(下半月);2008年05期
5 申剑坤;秦柳;张良华;;压力衰竭对储层岩石影响的现状报告[J];国外油田工程;2010年09期
6 赵中岩;压溶——一个重要的地质变形机制[J];岩石学报;1986年04期
7 曾正文,马瑾,刘力强,刘天昌;岩石破裂扩展过程中的声发射b值动态特征及意义[J];地震地质;1995年01期
8 刘俊来;上部地壳岩石流动与显微构造演化——天然与实验岩石变形证据[J];地学前缘;2004年04期
9 祖烨;郭文武;;岩石声发射信号AR模型谱分析[J];人民长江;2006年11期
10 陈柏林,董法先;江西大背坞地区韧性剪切带中岩石变形与矿物变化的关系[J];矿物岩石;1999年01期
11 姚大全;岩石变形所反映的地震作用过程——第13届国际变形机理、流变学和构造学学术会议概述[J];国际地震动态;2001年07期
12 金振民;高温高压岩石变形实验及其地球动力学的意义[J];地质科技情报;1988年03期
13 石磊,黄维平,孟宪刚;岩石变形图像分析的计算机统计方法初探[J];地质力学学报;1998年03期
14 ;简讯[J];水文地质工程地质;1982年02期
15 丁戈;澳研制出高温高压岩石变形模拟测试机[J];全球科技经济了望;1998年10期
16 颜玉定,李健康,廖远群;岩石变形实验中的微破裂与地震的联想[J];华南地震;1996年01期
17 刘培洵,刘力强,陈顺云,陈国强,马瑾;地表岩石变形引起热红外辐射的实验研究[J];地震地质;2004年03期
18 柏美祥,巴吉耶夫M.X.,伊布拉基莫夫A.X.,列昂柯夫B.H.,拉希莫夫Ⅲ.M.;不同荷载下新疆库尔勒-托克逊岩石变形强度性质的实验研究[J];内陆地震;1996年03期
19 刘力强,陈国强,刘培洵,陈顺云,马瑾;岩石变形实验热红外观测系统[J];地震地质;2004年03期
20 魏世明;柴敬;;岩石变形光纤光栅传感检测的应变传递分析[J];实验力学;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵阿兴;;一种快速测定岩石长期抗压强度的实验方法及应用[A];第二届全国工程地质力学青年学术讨论会论文集[C];1992年
2 肖建华;;岩石的多相本构方程及其物性参数与几何形态的演化[A];和谐地球上的水工岩石力学——第三届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2010年
3 郑亚东;;岩石变形的最大有效力矩准则——奉献给敬爱的王仁老师[A];仁厚笃实的一生——王仁先生纪念文集[C];2002年
4 马胜利;雷兴林;刘力强;马瑾;;影响岩石变形中微破裂时空分布的因素及其地震学意义[A];中国地震学会第八次学术大会论文摘要集[C];2000年
5 刘力强;陈国强;刘培洵;陈顺云;马瑾;;岩石变形实验热红外观测系统[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
6 王艳梅;刘宝林;贾苍琴;;岩石细观力学试验方法研究综述[A];第二届全国地下、水下工程技术交流会论文集[C];2011年
7 刘文斌;孙殿卿;;关于岩石变形及破坏与时间变化规律的研究[A];中国地质科学院文集(1981)[C];1983年
8 单仁亮;薛友松;张倩;;岩石动态破坏的时效损伤本构模型[A];第八届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2003年
9 付小敏;邓荣贵;;典型岩石应力-应变全过程变形的试验研究[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
10 周思孟;;关于岩石变形的基本偏微分方程[A];陈宗基论文选[C];1994年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 金解放;静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性研究[D];中南大学;2012年
2 张志镇;岩石形破坏过程中的能量演化机制姓[D];中国矿业大学;2013年
3 杨红伟;循环载荷作用下岩石与孔隙水耦合作用机理研究[D];重庆大学;2011年
4 阳仿勇;变形介质气藏流固耦合渗流理论及应用研究[D];西南石油学院;2005年
5 宫凤强;动静组合加载下岩石力学特性和动态强度准则的试验研究[D];中南大学;2010年
6 秦本东;煤层顶板石灰岩和砂岩高温膨胀特性及力学特性的试验研究[D];长安大学;2010年
7 李莲明;砂岩气藏地层压力下降对气井产能影响研究[D];中国地质大学(北京);2009年
8 宋艳波;低渗气藏岩石变形渗流机理及应用研究[D];中国地质大学(北京);2005年
9 柴文革;围压卸载条件下花岗岩损伤演化与破坏试验研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
10 李鹏;水—岩作用的岩体剪切特性试验与M-H-C耦合数值模拟[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚鹏;炸药与岩石的匹配分析研究[D];武汉理工大学;2011年
2 丁海洋;岩石动态响应特性与爆破破碎效率的研究[D];辽宁科技大学;2013年
3 刘涛;岩石在静应力状态下的循环冲击实验及损伤特性研究[D];中南大学;2013年
4 陈忠;岩石直接拉伸与压缩循环加载试验与变形特性的研究[D];昆明理工大学;2011年
5 江多琨;岩石中炸药爆炸能量分布测试[D];安徽理工大学;2013年
6 石飞;循环加载条件下岩石单轴压缩与直接拉伸力学特性的研究[D];昆明理工大学;2012年
7 欧阳义平;岩石疏浚用刀齿的切削机理研究[D];上海交通大学;2013年
8 刘楠;岩石冻融力学实验及水热力耦合分析[D];西安科技大学;2010年
9 张向阳;金川二矿区深部岩石力学性及岩石流变损伤分析[D];中南大学;2010年
10 李墨潇;岩石单轴压缩破裂过程中声发射信号特征初探[D];武汉理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 刘碧玛;我国地质流体作用研究获重要成果[N];科技日报;2001年
2 黄璜;西南石油局博士后科研工作站5名博士出站[N];中国石化报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978