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三峡花岗岩峰后力学特性及应变软化模型研究

岩石力学与工程学报 2008年第S1期27卷 2651-2655页

作者：张帆盛谦朱泽奇张勇慧中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

通过对三峡花岗岩进行常规三轴压缩试验,得到不同围压下的应力–应变全过程曲线。基于弹塑性理论,通过试验数据拟合屈服面,分析研究花岗岩强度参数与峰后应变软化参量的关系,得出在花岗岩的应变软化过程中,黏聚力c随应变软化参量的增大... 详细信息

通过对三峡花岗岩进行常规三轴压缩试验,得到不同围压下的应力–应变全过程曲线。基于弹塑性理论,通过试验数据拟合屈服面,分析研究花岗岩强度参数与峰后应变软化参量的关系,得出在花岗岩的应变软化过程中,黏聚力c随应变软化参量的增大而快速减小,而内摩擦角?在应变软化的过程中几乎保持不变的结论。在此基础上建立花岗岩峰后应变软化模型,利用FLAC3D程序对花岗岩三轴压缩试验进行了数值模拟,其结果与试验数据比较吻合。

关键词：岩石力学三峡花岗岩峰后应变软化应变软化参量

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三峡花岗岩力学特性与本构关系研究

三峡花岗岩力学特性与本构关系研究

作者：张帆中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）

学位级别：硕士

花岗岩作为我国分布最广泛的地质材料,在国民经济建设的各个行业,尤其是岩土工程中应用非常普遍。研究花岗岩在各种荷载作用下的力学特性是采矿、水利水电、土木建筑、隧道和地下建筑中涉及到花岗岩的工程设计与施工的主要依据,也是工... 详细信息

花岗岩作为我国分布最广泛的地质材料,在国民经济建设的各个行业,尤其是岩土工程中应用非常普遍。研究花岗岩在各种荷载作用下的力学特性是采矿、水利水电、土木建筑、隧道和地下建筑中涉及到花岗岩的工程设计与施工的主要依据,也是工程稳定性分析、失效预警和制订防护措施的重要参数。本文以近四十年来国内外特别是三峡工程对花岗岩的研究成果为基础,开展系统深入的实验研究、理论研究和数值模拟,主要研究内容与成果如下: (1)通过矿物鉴定和扫描电镜,对三峡花岗岩的矿物组成和微观结构有了进一步的认识。三峡花岗岩长石、石英和云母等矿物胶结很好,致密度很高,且其晶粒发育较均匀,当岩石呈受力状态时,各部分可平均受力,难于破坏其连接状态,三峡花岗岩的这种矿物成分和微观结构决定了花岗岩的高力学强度,风化作用又能够改变岩石的微结构及矿物组成乃至化学成分,继而影响岩石的力学特性;(2)系统总结了前人进行的岩块单轴压缩、三轴压缩、抗剪测试及岩块的断裂力学特性测试成果,并以这些试验结果基础,补充进行了三峡花岗岩的应力应变全过程试验,获得了环向应变与轴向应力之间的关系,为研究三峡花岗岩力学特性,建立本构关系奠定了试验基础。同时结合国内外关于花岗岩力学特性的研究成果,分析了三峡花岗岩的力学特性,得到以下认识:三峡花岗岩在单轴条件下表现出典型的脆性破坏特征。随着围压的提高,虽然有脆—延性转化的发展趋势,但在试验范围或者说在工程应力范围内仍属于弹脆性材料,花岗岩岩破坏机制在宏观上表现为剪切、在局部上表现为拉伸;(3)以研究花岗岩的峰值强度准则为目的,总结了国内外花岗岩和三峡花岗岩的试验数据,获得了花岗岩的σ1 ?σ3关系图,以Mohr-Coulomb理论强度准则和Hoek-Brown经验强度准则和多个经验强度准则为基础,研究了三峡花岗的强度准则,结果表明花岗岩的峰值强度与围压呈非线性关系,Yoshida经验强度准则、Balmer经验强度准则和Hoek&Brown经验强度准则,能更好的表现花岗岩的峰值强度与围压之间的非线性关系,特别是Yoshida经验强度准则能较好地反映对三峡花岗岩强度与围压的关系;(4)以MTS试验机上对三峡花岗岩应力应变全过程曲线的测试成果为基础,运用试验数据拟合峰后屈服面,分析研究强度参数与花岗岩峰后应变软化参量的关系,建立了三峡花岗岩的峰后应变软化本构模型,获得了在花岗岩的应变软化过程中,c值随广义塑性应变的增大而逐渐减小,而φ值几乎保持不变的认识;(5)以所建立三峡花岗岩的峰后应变软化本构模型为基础,针对MTS试验曲线,运用数值分析软件FLAC3D进行了花岗岩应力应变全过程计算机模拟试验,模拟结果与试验曲线非常吻合。研究了网格密度以及加载速率对计算机模拟结果的影响,表明:随着网格密度和加载速率的增大,曲线的峰值强度和残余强度都有明显地增大,并且围压越高,网格密度及加载速率对其峰值强度的影响越大,而围压较低时,影响则不明显。

关键词：三峡花岗岩矿物组成微观结构强度准则应力-应变全过程曲线峰后力学特性本构关系应变软化模型

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三峡花岗岩特征研究综述

四川建材 2019年第4期45卷 61-62,64页

作者：季京晨安徽理工大学安徽淮南232000

花岗岩是岩石工程建设中的重要材料,了解花岗岩力学性质对三峡工程建设具有十分重要的经济意义和社会意义。三峡工程中不同的矿物成分其表现形式也是不同的,不同的矿物成分导致其细观结构不同,最终导致其力学性质也是不同的。通过各种... 详细信息

花岗岩是岩石工程建设中的重要材料,了解花岗岩力学性质对三峡工程建设具有十分重要的经济意义和社会意义。三峡工程中不同的矿物成分其表现形式也是不同的,不同的矿物成分导致其细观结构不同,最终导致其力学性质也是不同的。通过各种加卸载试验得到三峡花岗岩裂纹、晶体、能耗等特征,了解其有关力学特征。但是进行的系统总结也是有限的,还有其他力学参数没有进行考虑,仍需进一步的了解。

关键词：三峡花岗岩矿物成分细观结构力学特征

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脆性岩石侧向变形特征及损伤机理研究

岩土力学 2008年第8期29卷 2137-2143页

作者：朱泽奇盛谦张占荣中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071

进行了三峡花岗岩常规三轴压缩、保持轴向应变和保持轴向应力的卸围压试验,研究了脆性岩石在不同应力路径和不同加载控制方式下的侧向变形特征,可见临界侧向应变均稳定在(-0.004±0.000 5)范围内。进一步进行三峡花岗岩的全过程应力-应... 详细信息

进行了三峡花岗岩常规三轴压缩、保持轴向应变和保持轴向应力的卸围压试验,研究了脆性岩石在不同应力路径和不同加载控制方式下的侧向变形特征,可见临界侧向应变均稳定在(-0.004±0.000 5)范围内。进一步进行三峡花岗岩的全过程应力-应变曲线和损伤力学分析,发现脆性岩石在不同应力路径和不同加载控制方式下均以侧向损伤为主,且侧向损伤曲线的形态近似,达到临界破坏状态时损伤值稳定在0.7～0.8左右。最后以侧向损伤变量表征花岗岩脆性破坏过程,建立了基于应变空间的、可以考虑卸荷应力路径的损伤模型和应变型破坏准则。

关键词：三峡花岗岩卸围压试验侧向应变破坏准则损伤模型

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卸荷条件下花岗岩力学特性试验研究

岩石力学与工程学报 2008年第11期27卷 2205-2213页

作者：黄润秋黄达成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 重庆大学土木工程学院重庆400045

基于岩石试件的卸荷试验,研究卸荷条件下岩石的变形、参数及破裂特征。研究结果表明:(1)卸荷过程中岩石向卸荷方向回弹变形较为强烈、扩容显著,脆性破坏特征明显。(2)卸荷过程中岩石的变形模量E逐渐减小,泊松比μ逐渐增大,E减小了5%～2... 详细信息

基于岩石试件的卸荷试验,研究卸荷条件下岩石的变形、参数及破裂特征。研究结果表明:(1)卸荷过程中岩石向卸荷方向回弹变形较为强烈、扩容显著,脆性破坏特征明显。(2)卸荷过程中岩石的变形模量E逐渐减小,泊松比μ逐渐增大,E减小了5%～27%,而μ增大了50%～335%,变化均随初始围压的增大和卸荷强度的增强而增大,两者均与体积应变相关。(3)相对于加载试验,卸荷岩石的c减小而φ增大,且卸荷强度愈强,c减小得越多,φ增大的程度越小。峰值c减小了33.2%～47.8%,而残余c为正常值的65.3%～77.6%,峰值φ增加了14.7%～33.2%,而残余Φ增大了5.9%～9.4%。(4)卸荷条件下岩石破坏具有较强的张性破裂特征,各种级别的张裂隙发育,双向卸荷时甚至在次卸荷方向上也可能出现张拉裂隙,剪性破裂面一般追随张拉裂隙发展。

关键词：岩石力学三峡花岗岩卸荷试验变形特征力学参数破裂机制