大尺寸岩石在低频周期扰动载荷下的力学特性试验研究

岩石长期处于高静应力状态且频繁受到周期扰动载荷的影响是引发各种地质灾害的关键因素。利用自制的CX-8568冲击扰动围岩试验系统对大尺寸红砂岩开展了低频周期扰动载荷下的力学特性试验,分析了高应力状态下不同扰动平均应力、不同扰动载荷幅值下岩石的应变、损伤变量的演化规律。结果表明:岩石在周期扰动载荷下的破坏存在门槛值,其载荷低于门槛值时岩石不会发生破坏,岩石弹性模量存在强化现象;高扰动平均应力、高扰动载荷幅值均为岩石破坏的不利因素;当扰动上限应力超过岩石单轴抗压强度后,扰动平均应力和扰动载荷幅值的增大对岩石破坏时的循环次数影响愈发显著;当扰动上限应力相同,但扰动平均应力和扰动载荷幅值不同时,岩石破坏对扰动平均应力的敏感度高于扰动载荷幅值;周期扰动载荷下岩石破坏较静态加载更剧烈;随着扰动平均应力或扰动载荷幅值的提高,岩石破坏形态由以拉剪破坏为主导过渡至以拉伸劈裂破坏为主导。

不可压缩超弹性球体中微孔运动的分岔和混沌

针对一类径向横观各向同性不可压缩neo-Hookean材料组成的球体,研究了周期扰动载荷作用下球体中心处微孔的动力学行为.根据平衡微分方程和初边值条件等导出描述微孔径向对称运动的强非线性的非自治常微分方程,通过对微分方程解的定性分析,讨论了微孔的定性行为:(1)在常值载荷作用下,讨论了材料参数和结构参数对系统平衡点的影响,特别分析了微孔的二次转向分岔;通过对系统势阱的分析,讨论了微孔在常值载荷作用下的周期和振幅跳跃现象.(2)在周期扰动载荷作用下,利用时程曲线,Poincaré截面和最大Lyapunov指数分别讨论了二次转向分岔情形下微孔的拟周期和混沌运动,给出了系统产生混沌的条件,并进一步分析了周期扰动载荷对微孔混沌运动的影响.

新型多功能静载和冲击扰动岩石试验系统及应用

研制一种静态载荷、动态扰动载荷耦合加载的新型多功能静载和冲击扰动岩石试验系统,实现对大尺寸岩石单轴和多轴的静态与动态扰动组合加载试验.对大尺寸石膏试件开展多种加载方式的试验研究.结果表明:该试验系统操作简单,参数调控良好,试验数据真实可靠.通过静载与扰动载荷组合加载试验得到:试样的应变和破坏主要受上限应力的控制;试样破坏时的循环次数随扰动均值或扰动幅值的增大变化明显.