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作者
刘冬桥郭允朋李杰宇凌凯杨园园张树东
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单位
中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院
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摘要
为了研究脆性岩石损伤演化特征并建立能够准确描述脆性岩石应力-应变全过程的损伤本构模型,对玄武岩、花岗岩和砂岩3种脆性岩石开展了单轴压缩声发射试验,基于声发射能量表征岩石损伤变量,并借助Logistic函数模拟了该损伤变量演化全过程,进一步结合损伤力学理论与有效介质理论,建立了能够模拟单轴压缩下脆性岩石变形全过程的分段本构模型.研究表明,1)基于声发射能量表征的损伤演化曲线可分为3个过程:初始几乎无损伤、损伤缓慢开始、损伤急剧陡增.2)Logistic函数可以很好地模拟基于声发射能量表征的脆性岩石损伤演化过程.3)进一步建立的损伤本构模型可以较好地描述脆性岩石单轴压缩应力-应变全过程,理论模型曲线与试验数据吻合度高.4)本构模型中参数a和r分别反映了岩石的初始损伤程度与损伤演化速率,a越大,初始损伤程度越低,峰值强度越高;r越大,损伤变量发展速度越快,最大损伤演化速率D′m越大.
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关键词
岩石力学声发射能量Logistic函数损伤演化本构模型
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金项目(52074299,41941018);中央高校基本科研业务费项目(2021JCCXSB03);
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文章目录
1 试验岩样及试验设备
1.1 试验岩样
1.2 试验设备和试验过程
1)单轴压缩试验
2)声发射监测
2 岩石渐进损伤破坏过程
3 试验结果及分析
3.1 岩石变形力学特性分析
3.2 声发射能量分析
4 损伤演化规律及本构模型
4.1 基于AE能量的损伤演化规律
4.2 基于Logistic函数的损伤演化及本构模型
4.3 模型验证与分析
4.4 模型参数讨论
1)参数a,r对损伤演化过程的影响
2)参数a,r对本构关系的影响
5 讨 论
6 结 论
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引用格式
刘冬桥,郭允朋,李杰宇等.基于声发射的脆性岩石单轴压缩损伤演化与本构模型[J].中国矿业大学学报,2023,52(04):687-700.DOI:10.13247/j.cnki.jcumt.20220325.