基于FDEM的围压条件下机械冲击破岩机理研究

矿产资源的开采越来越趋向深部发展,而深部围岩往往处于高应力状态下。岩石作为一种主要由矿物颗粒构成的非均质材料,其矿物颗粒间的细观力学性质会对机械冲击破岩行为造成极大的影响,因此有必要考虑围压和岩石细观力学性质对机械冲击破岩行为的影响。首先,采用有限元-离散元(FDEM)方法,在ABAQUS有限元模型全域内嵌入零厚度黏聚力单元,模拟深部高应力条件下的机械冲击破岩过程;然后,通过室内单轴压缩和巴西劈裂试验进行算法验证和参数标定;最后,建立相应的冲击破岩FDEM模型,并定量分析围压和细观力学参数(断裂能、细观强度、接触刚度比)对冲击破岩行为的影响规律。研究结果表明:在高围压下,岩石会出现岩爆现象,破岩效果明显提高;岩石的断裂能和细观强度增加均会导致破岩效果降低,其中断裂能越大,岩石产生岩爆现象的难度越高;降低细观强度会减小发生岩爆的围压;接触刚度比越大,冲击破岩过程越容易发生岩爆现象。

平行黏结模型宏细观力学参数相关性研究

采用变量控制法较全面地分析了各细观参数与宏观参数的定量关系,表明:弹性模量E随颗粒模量E_c、黏结模量_c、平行黏结半径乘子呈线性增长,随颗粒刚度比k_n/k_s、黏结刚度比k_n/k_s呈对数减小;泊松比则主要受k_n/k_s和k_n/k_s的影响,两者之间呈对数关系;颗粒键的黏结强度决定了材料的强度,室内材料黏聚力c和抗拉强度σ_t主要受法向平行黏结强度σ_c、平行黏结强度比K_σ的影响,随σ_s线性增长,随K_σ对数减小;摩擦角φ主要受颗粒摩擦系数u影响,两者呈对数关系。分析裂隙扩展特征,表明材料法向黏结强度σ_s和切向黏结强度τ_c的相对大小决定裂纹分布规律,随K_σ增大,岩样的拉破坏区域减少,而压剪破坏区域增加,破坏面由剪切破坏向共轭破坏发展;材料的强度离散性越小,岩样破坏趋于集中,破坏面明显,强度均值标准差比值K_△>3.5为宜;k_n/k_s增加,宏观破坏形式向共轭破坏发展。细观参数的选取除了匹配强度参数,同时还需要考虑破坏形式的一致,考虑多参数相互影响,建立了宏细观参数之间的经验公式,对细观参数进行优化选择,并做了实例验证。室内试验和数值模拟获得的峰值荷载、变形参数、剪切强度等数值接近,应力-应变演化规律相同,破坏形态一致,表明细观参数结果是可靠的。

基于模糊综合评判的公路岩质边坡稳定性分级研究

公路岩质边坡具有点多线长、规模小的特点,缺乏详细的岩体力学参数,现有岩体分级系统难以应用。根据公路岩质边坡的特点,考虑建模过程的系统全面性、简明科学性、相对独立性及灵活可操作性,选取合理的边坡稳定性评价指标,建立了边坡稳定性的两层综合评价体系,运用层次分析法确定了评价指标的权重矩阵,采用模糊综合评判方法建立了公路岩质边坡的稳定性分级模型。运用该模型对湖南省常德-吉首高速公路路段内142个岩质边坡稳定性进行了模糊综合评判分级,结果表明,该方法是合理实用的,可供同类工程借鉴。

我国软岩大变形灾害控制技术与方法研究进展

我国软岩工程涉及能源开采、水利、交通、国防等重要工程领域。随着我国能源开采逐渐向深部延伸以及交通、水利、隧洞等工程的发展,大量隧道、巷道需穿越软岩地层,高地应力、围岩破碎软弱等问题突出,软岩大变形灾害频频发生,造成重大安全隐患和经济损失。对我国现阶段软岩支护的研究进展做了系统的总结,从4个方面概括分析了软岩大变形灾害控制技术与方法的研究现状,包括:(1)以改进型刚性或可缩性支架、复合型衬砌为代表的被动支护方法;(2)以高强预应力锚杆、锚索为代表的增强型主动支护技术;(3)以注浆改性为主导思想的软岩改性技术;(4)让压技术;(5)多重改进方法联合支护技术。阐述了不同支护技术和方法的发展现状,分析了不同支护手段的适用条件、技术优势与不足。采用单一支护手段的改进通常难以满足软岩大变形控制的需求,如何实现不同支护措施之间的高效协同控制,以及实现对围岩变形应力场的实时精准监测等问题是目前我国软岩大变形灾害防控亟待解决的难题。最后,基于上述研究成果,分析了我国软岩大变形灾害控制技术的发展趋势并提出了建议。

砂岩裂纹起裂损伤强度及脆性参数演化试验研究

岩石起裂强度σci及损伤强度σcd作为岩石重要的强度特征值,其研究对于分析岩石的渐进破坏过程及预测隧洞脆性破坏有着重要意义。首先采用应变分析及声发射监测方法,研究了两组硬质砂岩试样在单轴及三轴压缩过程中的裂纹演化特征。试验结果表明,试样的侧向膨胀变形及声发射计数值可以较好地反映其内部的裂纹演化情况,二者随着裂纹的萌生积累都表现出一致的阶段性变化规律。同时通过进一步分析应变及声发射曲线中的阶段性变化拐点,确定了砂岩试样的起裂强度及损伤强度值。其中青砂岩平均起裂强度约为其峰值强度的0.42倍,红砂岩平均起裂强度则约为其峰值强度的0.48倍。最后通过对比不同围压下的试验结果,发现两组砂岩试样起裂阶段内摩擦角均小于其峰值阶段,初始φ0约为终值的1/2。由此定义了可反映岩石脆性程度的起裂摩擦水平φ0/φ,并建立考虑摩擦作用的线性起裂准则。

基于试验的花岗岩渐进破坏本构模型研究

对取自大渡河流域大岗山电站的花岗岩进行了系统的试验研究,得到了不同围压下的应力-应变曲线。根据岩样受力过程中内部微裂纹的活动状态,定义了4个特征应力,即闭合应力、起裂应力、破损应力、峰值应力,来反映花岗岩的渐进破坏过程,特征应力也反映了岩石内部的损伤程度。依据特征应力,将试验曲线分为4个阶段,并对每一阶段分别求取变形模量和泊松比。结果表明,变形模量不仅与围压有关,且与岩石的损伤程度有关,而泊松比只取决于岩石的损伤程度。特征应力可由体积应变曲线结合线性回归技术准确求取。在此基础上,提出了一个考虑花岗岩渐进破坏的本构模型。在该模型中,变形参数(弹性模量、泊松比)是应力状态的函数,强度参数(凝聚力、内摩擦角)是塑性变形的函数。将该模型嵌入大型有限元分析软件ABAQUS,对不同围压下的花岗岩室内压缩试验进行模拟,结果表明,模拟所得的应力-应变曲线与试验曲线的吻合程度较高,模型能反映花岗岩等脆性岩石的峰前非线性力学行为。

节理岩体的一维动态等效连续介质模型的研究

基于黏弹性理论,提出平行节理岩体的一维动态等效连续介质模型,该模型适用于纵波(P波)垂直通过一组等间距平行节理岩体的动力学问题。该模型包含黏弹性介质模型和虚拟波源概念。黏弹性介质模型主要描述应力波通过节理的衰减和时间的滞后;而虚拟波源的概念则描述应力波在平行节理之间的多次反射。根据已有解析解可以确定黏弹性介质模型中的未知参数。通过和位移不连续方法的比较,验证平行节理岩体的一维动态等效连续介质模型的正确性;该模型可有效地应用于研究通过一组平行节理岩体的P波传播问题。结果表明,该研究可以简化应力波传播问题的复杂性。

油气田典型岩石三轴压缩变形破坏与声发射活动特征--四川盆地震旦系白云岩及页岩的破坏过程

随着二氧化碳地质封存、深部地热开采、地下储气库建设、页岩气开发、二次驱油/驱气等工业应用的快速发展,与地下流体注入有关的诱发地震活动呈现一定的增加趋势.利用声发射实验观测油气田典型岩石在三轴压缩条件下变形破坏过程与声发射活动特征,对研究注水诱发地震过程有着重要意义.本文利用四川盆地现场采集的震旦系白云岩及页岩,采用实验室声发射技术观测研究岩石三轴压缩变形破坏过程中地震波速度等物性参数及声发射事件时空分布特征.实验结果表明:震旦系白云岩及页岩在变形破坏过程中均有一定的声发射活动.根据声发射定位结果,声发射主要集中在破坏前后的较短时间内,页岩的层理面为结构弱面,控制最终破坏面的形态及声发射特征.根据应力-应变结果,白云岩在压缩的后期阶段有一定的扩容现象,但页岩在整个压缩阶段均没有明显扩容现象.研究结果表明四川盆地较古老的白云岩及页岩具有脆性破坏特征,地下流体注入容易诱发微震活动,形成裂缝,有利于页岩气压裂开采.微震活动有利于监测裂缝的发生发展,但同时在页岩气开发及二氧化碳地质封存时应采取相应的预防控制措施进行安全合理的储盖层管理,避免灾害性诱发地震的发生.

冲击荷载作用下岩石动态力学特性及破裂特征研究

采用分离式霍布金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验系统对灰岩,白云岩和砂岩3类岩石进行动态冲击试验,得到岩石的动强度因子,耗散能密度及破碎尺寸与应变率的变化关系。在此基础上结合晶体离散元方法,采用高分辨率扫描和图像处理技术建立了晶体尺度试样模型,研究岩石材料高应变率力学特性和损伤特征。通过与室内SHPB试验对比,验证数值模拟的准确性。结果表明:岩石材料的动态屈服强度具有明显的率相关性,但弹性模量没有随应变率的增加而显著增加;在高应变率下,材料的动强度因子与应变率更符合Ханукаев公式;随着应变率的增加,岩石的破坏形态出现完整型→劈裂破坏→粉碎性破坏转化,这是由细观裂纹的激活数目以及裂纹间的相互作用关系所决定的。裂纹密度的变化和扩展路径的选择是材料动断裂机制,其宏观表现为材料的率效应和破碎成形。

珠江三角洲软土触变性试验研究

为研究珠江三角洲软土触变特性,采用无侧限压缩试验和十字板剪切试验对珠江入海口软土开展了长达115 d的试验研究,重点分析了不同含水率和静置时间条件下,软土强度恢复演化规律。试验结果表明:珠江入海口软土具有显著的触变特性,无论是无侧限压缩试验还是十字板剪切试验,软土扰动后强度均随静置时间的增长逐渐恢复;相同静置时间条件下,软土试样强度均随含水率的增大而减小。然而,通过两种试验方法得到的软土触变强度恢复曲线不一,总体上来看,通过十字板剪切试验得到的软土触变强度高于无侧限压缩试验结果。在此基础上,结合十字板剪切试验结果,建立了可反映随含水率和静置时间影响的珠江入海口软土强度触变模型;通过实测值和计算值的对比,表明该模型可以较好地预测软土触变强度。

液氮循环冷冻对岩石力学性能强度影响试验研究

液态氮气温度非常低(-195.8℃),在与地层岩石接触时,低温冷冻效应导致岩石内部结构产生损伤,物理力学指标降低,可作为压裂液对储层进行压裂改造。为研究液氮低温对岩石力学性能的影响,选择自然干燥样品、全饱和水样品(新疆灰岩、四川地区灰岩、四川灰色砂岩),在液氮浸泡前后及不同循环浸泡后对岩样进行抗拉及单轴抗压强度对比测试。结果表明,1)经液氮冻结后,岩石的单轴抗压强度、抗拉强度都降低;2)岩石在干燥状态下,液氮冻结对新疆地区灰岩强度的影响大于其它地区岩样的影响;3)在岩石水饱和状态下对于同种类型岩石而言,水饱和状态下能够加剧液氮冷冻效果,并对岩石产生损伤,随着循环次数增加岩石强度影响显著。研究结果可为进一步研究液氮压裂机制提供试验依据。

盾构隧道地震响应分析方法及工程应用

盾构隧道在地震作用下可发生接头螺栓剪断、管片开裂、管片端部混凝土脱落、大变形及错台等震害,将影响隧道的安全与正常使用,因此,建立合理的分析模型与计算方法来研究隧道可能的震害具有重要的工程防震减灾意义。采用嵌入梁单元模拟接头,厚壳单元模拟管片,无限元作为动力人工边界,同时在管片之间及管片与地层间设置非连续接触关系,更好地模拟了管片厚度方向应力及管片与地层间的相互作用,建立了厚壳-接触-无限元地震响应分析模型。并将该模型运用于某大直径越江盾构隧道的抗震分析中,计算结果与盾构隧道震害特征较为吻合,表明该模型可反映盾构隧道的真实地震动响应。并应用该模型分析了壁后注浆层材料参数及结构与土体相互作用对管片动力响应的影响。所建模型对于研究盾构或TBM施工隧道的震害分析具有很好的推广价值。

一种改进的公路边坡稳定性模糊评价方法研究

考虑影响公路边坡稳定性信息的不完整性、随机性和模糊性,以最大熵原理和工程模糊集理论为基础,并采用综合赋权法确定指标权重,提出了一种改进的公路边坡稳定性模糊评价方法。该模型充分利用影响因素的信息,以广义加权距离表示待评价样本与标准样本的差异,从优化条件中获得相对隶属度,并依据加权平均原则对边坡样本等级进行识别。该模型应用于常吉和吉怀高速公路边坡稳定性评价中,将评价结果与模糊综合模型和属性识别模型的结果以及边坡实际情况进行对比验证,体现了其较好的一致性,并且结果更合理。同时,该模型具有较小的信息熵值,表明其评价的不确定性小,可靠性较高,是一种边坡稳定性评价分析新方法,可在相关工程领域中应用推广。

基于地理信息系统的公路边坡三维建模及可视化研究

基于MapGIS-TDE平台,利用山区公路勘察设计数据,研究了公路边坡地表、地上及地下模型的三维构建方法,提出了地表模型中未开挖坡面、开挖路面及开挖坡面3类子模型的约束表面构建方法。采用"基于要素面向实体的三维空间数据模型"实现了三维数据的组织及存储,相对其他的数据模型,该模型具有较好的适应性和灵活性。基于位移和雨量监测数据,实现了三维环境下的实时关联查询和统计,可为公路滑坡的监测预警提供实时分析资料。利用以上方法对湘西常德-吉首高速公路某边坡进行了三维模型的构建和可视化,验证了该方法的有效性。

牛首山胜景高陡矿坑岩质边坡稳定性评价及控制

牛首山胜景高陡矿坑岩质边坡为佛教圣地的百年工程。通过室内试验、现场试验以及工程类比相结合的方法，得到了岩土工程计算分析参数。采用赤平极射投影法定性分析了节理组合条件下岩质边坡开挖前、后均易出现局部崩塌现象。采用极限平衡法计算分析岩质边坡稳定性，得到在一般工况、暴雨工况和地震工况条件下，开挖前、后岩质边坡整体均处于稳定状态。采用有限元-无限元法分别数值模拟了自然和地震工况下，开挖后岩质边坡处于稳定状态，结果表明中震和大震条件下开挖边坡处于欠稳定状态。提出了高陡矿坑岩质边坡稳定性控制措施：采用锚索（杆）加固岩质边坡使岩质边坡整体处于稳定状态，采用喷锚和主动防护网进行边坡防护使岩质边坡不再出现局部崩塌现象。数值模型模拟结果表明加固后的边坡在各种工况条件下均能保持稳定状态。

动压影响下工作面空间布置与压力显现规律研究

通过理论计算、工程类比和数值模拟综合方法,找出了垂距76.6 m两煤层工作面外错120 m为最优错距,该空间布局能够避免巷道回采动压影响,有利于巷道围岩稳定性控制,为类似条件下工作面布置提供参考。计算机模拟再现了1126(1)工作面采动压力分布规律,即前支撑压力大于后支撑压力,采空区下为应力降低区,压力较小;巷道布置在采动拉伸范围内,巷道变形破坏严重;布置在采空区塌陷拉伸范围之外,则几乎不受影响。由此反演出11-2煤层采空区塌陷边界移动角约为34°,经现场验证该参数合理可靠,为后续工作面空间布置提供了理论支撑。通过计算机模拟和现场验证得出巷道最优支护参数,巷道围岩监测结果表明,巷道围岩控制效果较好。工业性试验证实下采上掘能够实现平行作业,为工作面接替准备赢得了时间,有效缓解了矿井采场接替紧张局面。

基于组合赋权和属性区间识别理论的岩爆烈度分级预测模型

岩爆是一种极易发生在深埋地下工程岩体开挖过程中的一种动力失稳现象,具有突发性、不确定性和强破坏性等特征,开展岩爆烈度分级预测研究已成为一项需要迫切解决的世界性难题。岩爆烈度分级预测是一个典型的多属性有序分割问题,采用属性区间识别理论建立预测模型。根据岩爆的成因及特点,从岩石物理力学性质、岩体完整性和地应力3个方面选取围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度比、岩石单轴抗压强度与抗拉强度比、弹性变形能指数和岩体完整性系数作为岩爆烈度分级预测的评价指标。应用层次分析法和反熵权法分别确定评价指标的主观权重和客观权重,克服了传统熵权法在确定评价指标客观权重时对指标差异度敏感性较大的问题,并在此基础上,提出一种基于离差平方和的最优组合赋权规则,建立了岩爆烈度分级预测的最优组合赋权-属性区间识别模型。以国内外12组典型岩爆工程实例对所建模型进行检验,由于均化系数对模型的预测性能影响较大,为了选取最优的均化系数,使其在区间[0.05,0.95]内变化,步长为0.1,经分析,当均化系数取0.05和0.15时模型的预测准确率最高,达91.7%。将均化系数取0.15时模型的预测结果与模糊综合评判法、灰评估模型的预测结果以及实际情况进行对比,验证了该模型的可行性与适用性。

基于Griffith强度理论的岩石裂纹起裂经验预测方法研究

裂纹起裂强度是岩石破坏过程中的重要应力阈值,研究岩石起裂准则对于揭示其破坏机制及预测围岩工程性质有着重要意义。首先进行青砂岩试样的单轴及三轴压缩起裂试验,并基于多种应变响应分析其中的起裂机制及细观破坏特征,指出局部张拉应力集中是起裂破坏的主因,总结提出低围压条件下的张开型起裂模型及高围压条件下的滑动型起裂模型。然后基于Griffith强度理论分析压应力场中岩石缺陷端部的局部最大张拉应力,其大小随差应力σ_1-σ_3的升高而增大,同时在围压条件下受表面摩擦作用的影响较大。针对岩石细观起裂机制提出起裂预测经验准则,准则中引入起裂参数m_(ci)作为围压影响系数以表征摩擦作用,从而适用于不同围压条件下的起裂破坏预测。利用3组起裂试验结果对经验准则进行验证,其准确性及实用性明显优于传统线性起裂准则。最后通过分析不同围压下岩石起裂强度与峰值强度之比σ_(ci)/σ_F,发现试样在围压60 MPa以下时其起裂破坏属于细观张拉破坏机制。

强冲击荷载下岩石材料断裂及破碎机制研究

脆性材料如岩石、混凝土和陶瓷等在冲击荷载作用下的动态力学特征及破碎机制研究涉及力学,物理学,航空航天,能源开采和防护工程等多个领域。具体问题如同震作用中的断层泥形成及非对称粉碎化,行星撞击产生的陨石坑,飞行器对空间站的超高速撞击与防护,采矿过程中的矿石破碎尺寸控制,工程爆破过程中的破岩效率提高和灾害防治,炮弹壳体的破碎以及超高速弹穿甲等。岩石材料的静态,动态及动静组合下的力学响应研究已经取得了丰硕成果,相比之下,岩石材料在冲击荷载下的细观断裂机制和破碎特征方面研究还颇为不足。脆性材料在宽应变率尺度上是否存在统一的归一化强度形式?材料的动态力学特性与过渡性破碎现象的内在联系是什么?如何理解缺陷材料在冲击过程中的裂纹成核、发展及交汇对破碎成形的影响?这些问题已经严重地阻碍了我们对脆性材料在极限荷载作用下的认识。针对上述问题,在国家自然科学基金重点项目和国家建设高水平大学公派研究生项目的资助下,(1)研究材料在冲击荷载作用下的力学特征;(2)了解脆性材料的冲击破碎机制两个方面工作为基础,采用室内试验,理论模型和数值模拟开展了强冲击荷载下岩石材料的强度,断裂和破碎特性方面的研究。在力学试验方面,采用霍普金森压杆装置研究了花岗岩石在冲击劈裂下的试验条件和力学特征,提出了动抗拉强度因子在高应变率范围存在Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ个区域,结合高速摄像系统和DIC方法验证了圆盘中心起裂条件;解释了由边界失效引起的Ⅲ区强度异常的原因。通过数字图像处理技术获得连续尺寸范围内的碎块尺寸;对比了传统电测应变法和DIC法测量精度的差异,研究了冲击劈裂试验中的残余动能和能量分布,提出了劈裂→劈裂+压裂→非对称压裂→边界失效冲击破碎演变形式。同时,得到了花岗岩在冲击压缩中存在的Ⅰ,Ⅱ类破坏模式,从断裂强度与应变率、残余应变与断裂应变、耗散能量与应变率的关系讨论了临界应变率的确定方法。结合自主开发的数字图像碎片分析系统研究了不同应变率下的碎片分布和特征尺寸,基于有限长三维柱状模型建立了多重破碎能量模型,成功解释了高应变率下材料灾难性破碎的成因。进一步地采用三轴霍普金森压杆装置研究了不同围压条件下岩石的强度特征和破坏准则。发现当围压一定时,材料的破坏强度随应变率增加逐渐增加,对于不同围压条件,应变率效应基本一致。强度随应变率的变化关系可以近似为线性,归一化强度因子随应变率呈线性增加,同时也随围压增加而增加。在相同应变率范围内的强度随围压的变化关系可以用Hoek-Brown准则解释。结合CT和SEM扫描技术研究了围压状态下岩石的细观破坏现象及三维损伤特征,重构结果显示低围压下的试样破坏主要以平行于最大主应力方向的拉伸裂纹扩展为主,而围压的提高一定程度上增加了剪切滑移的可能性,同时伴随大范围的晶体破碎。在理论模型方面,通过建立压应力状态下岩石动断裂滑移模型研究了脆性材料由于微裂纹扩展引起的非线性应变细观机制及对宏观本构关系的影响;通过提出过渡性压剪裂纹模型修正了传统模型在近端场的误差,结合Freund逼近解提出了统一的幂数型裂纹动态扩展准则,基于Catigiano能量平衡原理推导了矩阵形式的非线性应变计算公式。分析了微裂纹在压剪过程中的闭合、线性滑移、自相似扩展以及翼裂纹弯折等阶段的力学机制和影响因素。进一步拓展至考虑裂纹相互作用的裂隙岩体模型,讨论了归一化无量纲应变率模型和特征参量的物理意义。在数值模拟方面,考虑到试验技术和理论分析对研究多尺度非均质岩石冲击损伤行为问题的不足,提出基于岩石真实细观结构建模的多尺度离散元方法,通过建立不同断裂模型考虑了晶体边界的弱化作用,同时借助FPZ模型描述了晶体内部的穿晶破坏形式。考虑晶体破坏特征的GBM更能真实反应岩石的微观力学特征,在应力应变行为和微破裂方面很好地模拟了花岗岩试验结果。创新性地结合纳米压痕技术获得不同矿物成分的细观力学参数,提出了推荐性离散元标定方法,简化了GBM的标定程序,很大程度上提高了GBM的适用范围。最后将其应用于研究岩石率效应机制、动态破碎及多尺度损伤研究。发现岩石裂纹起裂和损伤应力阈值在裂纹体应变变化和声发射破裂等行为上表现出相似性。动载荷作用下的损伤演化与静载荷作用下的损伤演化有明显的不同。在动载荷作用下,Weibull分布表现出较宽的形状尺寸和较大的平均尺度。微裂纹从晶间断裂向穿晶断裂的转变导致了不同的宏观破坏特征。单个断裂或轻微碎裂的试样是由断裂面与以晶间断裂为主的分支裂纹共同形成。相反,粉碎状破裂的岩石是穿晶裂纹聚集在裂缝表面周围的结果,进而形成大范围剪切带。细观尺度上的沿晶破裂向穿晶破裂转换被认为是应变率效应机制和冲击粉碎化破碎的根本原因。

泡沫混凝土隧道减震层减震机制

基于泡沫混凝土隧道减震材料,通过室内试验研究了不同密度、围压、应变率条件下泡沫混凝土材料的力学特性。试验结果表明:随着密度的增加,试样的单轴破坏形态由骨架坍塌破坏逐渐转化为劈裂剪切破坏,峰后应变软化与材料脆性增强;随着围压的增加,材料强度增加且延性增强,峰后由应变软化逐渐转换为应变硬化。在中等应变率范围内(10^(-5)/s^10^(-3)/s),随着应变率的增加,泡沫混凝土材料的强度近似呈指数增长,同时峰后残余应力增长明显,且塑性应变越大,应变率对峰后应力的影响越大。基于上述试验结果初步建立了泡沫混凝土材料的本构模型。依托嘎隆拉隧道,采用数值方法研究了减震层剪切模量、厚度及减震层-衬砌界面特性3个因素对减震效果的影响规律,相关研究成果可为高烈度区隧道工程减震层的设计提供参考。