岩石疲劳扰动模型的研究

把扰动状态概念应用于岩石低周疲劳过程。塑性应变的累积是低周疲劳破坏的主要原因。在岩石疲劳试验的基础上建立岩石疲劳扰动模型,以处理疲劳扰动的非线性积累,并反映了荷载参数、塑性应变等因素对疲劳扰动的影响。然后由此推导了疲劳寿命预测方程,预测的疲劳寿命与试验结果吻合较好。

不同灰砂比岩充组合体疲劳损伤与破裂特性试验研究

为了揭示地下采场中岩充组合结构体在频发应力扰动作用下的损伤演化和破裂机制,对4种不同灰砂比的岩充组合体试样开展多级增幅疲劳试验并进行试验后CT扫描。结果表明:(1)充填体的灰砂比对岩充组合体的变形、刚度劣化、损伤扩展和破坏模式均有影响。灰砂比从1:4下降到1:12,体积膨胀增加,割线模量先增加后减小。(2)提出了基于不可逆轴向应变的累积损伤演化模型,该模型与试验数据拟合良好,灰砂比为1:4和1:8的岩充组合体累积损伤呈现2阶段增加模式,即最初稳定增加,随后急剧增加。灰砂比为1:10和1:12的岩充组合体呈现倒“S”形损伤累积模式,即初始、稳定和加速增加3个阶段。(3)随着灰砂比减小,岩充组合体的宏观破坏模式从拉伸−剪切混合破坏过渡为拉伸破坏。试验后的CT图像揭示了岩充组合体细观破裂演化模式,包括充填体中的剪切破坏、沿着岩石和充填体接触面的拉伸破裂以及岩石中的拉伸和剪切破裂。采用“柔性充填体”有利于防止岩石剥落、坍塌等灾害。研究成果可为矿山充填配比优化和深部矿产资源安全开采提供理论依据。

坝体材料疲劳破坏变形规律研究与有限元分析

在工程运营阶段,岩体在周期荷载作用下的力学性质对工程的长期稳定性具有重要意义。文中首先介绍了对这一问题的研究现状,给出了疲劳破坏和疲劳寿命的定义,分析了岩石的不可逆变形的3个阶段。然后建立了岩石的疲劳扰动演化方程,给出了疲劳寿命的计算公式。最后对疲劳破坏进行了有限元分析,从计算结果可以看出疲劳破坏的变化规律。