• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
冻融受荷砂岩力学性能劣化与统计损伤模型研究
  • 83
  • 作者

    张二锋刘慧康跃明杨金虎

  • 单位

    中煤科工集团重庆研究院有限公司西安科技大学建筑与土木工程学院

  • 摘要
    在西部地区矿产资源开发和工程建设中,砂岩作为主要的工程地质含水层之一,冻融环境影响砂岩的力学及变形特性。为研究受冻融环境影响下受荷岩力学性能的劣化和损伤特性,以陕西地区红色细砂岩为研究对象,开展0、5、10、20和30次冻融循环试验和单轴压缩试验,获得冻融后砂岩的单轴压缩全过程应力-应变曲线和力学特征参数,对冻融岩石进行力学特征参数分析,建立冻融环境下岩石力学性能的劣化模型;基于冻融环境对岩石损伤的影响,考虑岩石在变形阶段中压密阶段的特点,建立考虑压密阶段修正统计损伤本构模型。结果表明:随着冻融循环次数的增加,岩石压密阶段的占比越来越大,峰值应也变逐渐增大,冻融循环前30次岩石发生脆性破坏,冻融循环30次后岩石脆性明显减弱,应变软化阶段明显;冻融循环前10次,力学特征参数损失率增长较快,之后明显减缓;冻融循环30次之后,峰值强度损失率为47.27%,弹性模量损失率为60.35%;其中力学特征参数损失率与冻融循环次数成一次线性增长,在建立的力学性能劣化模型中,冻融后岩石力学性能占比成指数递减,利用冻融环境下岩石的孔隙特征,可准确预测岩石在冻融环境作用下的峰值强度和弹性模量;考虑压密阶段的修正统计损伤本构模型与试验曲线拟合度更高,修正理论模型可对冻融受荷岩石力学性能劣化和损伤预测提供借鉴。
  • 关键词

    冻融受荷力学性能统计损伤本构模型

  • 文章目录
    0 引言
    1 试验过程及结果
    2 损伤特性分析
    2.1力学特征参数分析
    2.2力学特征参量影响分析
    2.3力学性能劣化模型
    2.4力学性能劣化模型验证
    3 本构模型
    3.1 本构模型的建立
    3.2本构模型参数的确定
    3.3本构模型的修正
    3.4本构模型的验证
    4 结论
  • 引用格式
    张二锋,刘慧,康跃明等.冻融受荷砂岩力学性能劣化与统计损伤模型研究[J/OL].煤炭科学技术:1-9[2023-11-03].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20231102.0951.001.html
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