天然裂隙巖體屬于自然地質(zhì)作用形成,取樣相當(dāng)困難,因此以水泥、河砂為相似材料做成標(biāo)準的類巖石試件作為研究對象,通過單軸、三軸破壞實驗,單軸、三軸循環(huán)加卸載實驗,單軸、三軸蠕變加卸載實驗,凍融循環(huán)實驗對其物理性參數(shù)、強度、蠕變特性及破壞方式進行研究,分析凍融破壞形式及凍脹機理,并以上述為基礎(chǔ),利用有限元ABAQUS軟件進行巷道的蠕變模擬。通過相似三定理說明了利用相似材料制作類巖石試件的可行性,利用河砂、水泥和水為原材料,通過自制圓柱體模具做出裂隙試件,配制不同角度的相似材料試件為后續(xù)的試驗做好準備。對試件進行單軸壓縮試驗、三軸壓縮試驗和劈裂試驗得出以下結(jié)果:單軸抗壓強度隨裂隙角度的增加顯著增加,彈性模量隨角度增加逐漸增加,泊松比隨角度的增加反而減小;摩擦角和內(nèi)聚力隨角度的增加顯著增加;90度裂隙試件的抗拉強度最小,完整試件抗拉強度最大。通過對裂隙試件進行單軸及三軸循環(huán)加卸載試驗得出以下試驗結(jié)果:試件的加卸載斜率并不相同,卸載過程斜率較高,無論單軸加卸載或三軸加卸載情況下,隨著循環(huán)載荷的增加,滯回環(huán)的面積逐漸增加,能量耗散逐漸增加,從損傷力學(xué)角度來講對試件造成損傷的程度也就越大。巖石體積模量... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號說明
1 緒論
    1.1 課題來源、研究目的及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 裂隙巖體強度特性研究現(xiàn)狀
        1.2.2 巖體蠕變特性研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容
2 相似材料選取及試件制作
    2.1 相似理論
        2.1.1 相似三定理
    2.2 相似試件制備
        2.2.1 相似材料的選擇
        2.2.2 模具設(shè)計
        2.2.3 試驗工具
    2.3 試件的制作方法
    2.4 本章小結(jié)
3 常規(guī)條件下單裂隙試件力學(xué)性能研究
    3.1 試驗設(shè)備
    3.2 裂隙試件的單軸壓縮破壞試驗研究
        3.2.1 試驗內(nèi)容與具體步驟
        3.2.2 試驗數(shù)據(jù)處理及分析
        3.2.3 結(jié)果分析
        3.2.4 裂隙試件強度模型和破壞方式分析
    3.3 裂隙試件的抗拉強度試驗研究
    3.4 裂隙試件的三軸壓縮破壞試驗研究
        3.4.1 試驗內(nèi)容與具體步驟
        3.4.2 試件結(jié)果處理及分析
        3.4.3 試驗數(shù)據(jù)處理
    3.5 本章小結(jié)
4 單裂隙試件加卸載強度性能研究
    4.1 理論分析
        4.1.1 損傷力學(xué)
        4.1.2 反復(fù)加卸載曲線分析
        4.1.3 應(yīng)力應(yīng)變曲線形態(tài)的類型
    4.2 裂隙試件加卸載試驗
        4.2.1 試驗方案與具體步驟
        4.2.2 單軸試驗結(jié)果處理及分析
    4.3 恒定圍壓軸壓加卸載試驗
        4.3.1 試驗內(nèi)容與具體步驟
        4.3.2 三軸試驗圖像處理及分析
    4.4 結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
5 凍融循環(huán)下裂隙試件強度特性試驗研究
    5.1 理論分析
        5.1.1 類巖石試件凍結(jié)過程凍脹力
        5.1.2 凍脹力計算模型(裂隙不擴展條件下)
        5.1.3 孔隙等效體積模量的計算方法
        5.1.4 巖石彈性模量和凍脹力關(guān)系(裂隙不擴展條件下)
    5.2 試件及儀器準備
        5.2.1 試件凍融循環(huán)儀器
        5.2.2 裂隙試件試驗方案
    5.3 單軸試驗
        5.3.1 不同孔隙率單裂隙試件試驗
        5.3.2 不同凍融循環(huán)次數(shù)單軸壓縮試驗
    5.4 本章小結(jié)
6 單裂隙試件蠕變特性研究及數(shù)值模擬
    6.1 流變基本特性
    6.2 蠕變基本模型
        6.2.1 經(jīng)驗方程法
        6.2.2 模型理論法
    6.3 單裂隙試件蠕變試驗研究
        6.3.1 單軸蠕變試驗研究
        6.3.2 三軸蠕變試驗
    6.4 單裂隙巖體蠕變規(guī)律數(shù)值模擬
        6.4.1 模型建立
        6.4.2 材料屬性設(shè)置
        6.4.3 模擬結(jié)果及分析
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    本文主要工作及結(jié)論
    展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]干燥及飽水狀態(tài)下裂隙巖石凍融特征研究[J]. 裴向軍,蒙明輝,袁進科,王東坡.  巖土力學(xué). 2017(07)
[2]凍融循環(huán)作用下單裂隙類砂巖局部化損傷效應(yīng)及端部斷裂特性分析[J]. 申艷軍,楊更社,榮騰龍,賈海梁,王銘,劉慧.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(03)
[3]寒區(qū)路基改良土凍融循環(huán)與荷載耦合作用下?lián)p傷力學(xué)研究[J]. 崔宏環(huán),劉建坤,張立群,李仲玉.  冰川凍土. 2016(04)
[4]孔隙率對頁巖相似材料破壞影響的試驗研究[J]. 王永巖,朱羽萌,范夕燕,甘小南,郭鵬.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報. 2016(04)
[5]巖石裂紋擴展-破斷規(guī)律及流變特征[J]. 曹平,曹日紅,趙延林,張科,蒲成志,范文臣.  中國有色金屬學(xué)報. 2016(08)
[6]基于細觀力學(xué)的脆性巖石長期蠕變失效研究[J]. 邵珠山,李曉照.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2016(S1)
[7]循環(huán)加卸載過程中砂巖能量耗散演化規(guī)律[J]. 鄧華鋒,胡玉,李建林,王哲,張小景,胡安龍.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2016(S1)
[8]基于分數(shù)階導(dǎo)數(shù)的非定常蠕變本構(gòu)模型研究[J]. 何志磊,朱珍德,朱明禮,李志敬.  巖土力學(xué). 2016(03)
[9]硬脆性巖石卸荷流變試驗及長期強度研究[J]. 張龍云,張強勇,李術(shù)才,江力宇,袁圣渤,楊尚陽,楊文東.  煤炭學(xué)報. 2015(10)
[10]砂巖的蠕變與彈性后效特性試驗研究[J]. 蔣昱州,王瑞紅,朱杰兵,曾平.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2015(10)

博士論文
[1]硬質(zhì)裂隙巖體三軸加載及卸荷蠕變特性研究[D]. 楊超.重慶大學(xué) 2015
[2]高壩壩區(qū)硬脆性裂隙巖體的流變強度時效模型及工程應(yīng)用研究[D]. 陳芳.山東大學(xué) 2012
[3]高應(yīng)力下巖石卸荷及其流變特性研究[D]. 朱杰兵.中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所） 2009

碩士論文
[1]紅砂巖單軸加卸載蠕變特性試驗研究[D]. 賀其.東華理工大學(xué) 2016
[2]加卸載條件下花崗巖力學(xué)特性研究[D]. 劉松.昆明理工大學(xué) 2016
[3]含三維裂隙的脆性巖體破壞機理的試驗與數(shù)值分析研究[D]. 周奎.山東大學(xué) 2011
[4]壓縮作用下含預(yù)制裂紋石膏板裂紋擴展規(guī)律研究[D]. 田世斌.大連理工大學(xué) 2011



本文編號：3563727