巖石靜動態(tài)本構(gòu)關(guān)系及應(yīng)用研究.pdf

1、巖石類材料的動、靜態(tài)本構(gòu)模型的研究一直是整個巖土學(xué)科研究的基礎(chǔ)和最為關(guān)鍵的部分。然而巖石類材料的動態(tài)力學(xué)特性研究中一個重要方面是材料動態(tài)性能的應(yīng)變率相關(guān)性規(guī)律的研究。材料動態(tài)本構(gòu)模型的構(gòu)建是研究巖石類材料動態(tài)力學(xué)特性的理論基礎(chǔ)，起著至關(guān)重要的作用，因此建立概念清晰、形式簡單且又能靈活應(yīng)用的考慮應(yīng)變率效應(yīng)和損傷影響的巖石類材料的動態(tài)本構(gòu)模型，并將其應(yīng)用于實際結(jié)構(gòu)計算以及計算機(jī)數(shù)值仿真中去，具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程價值。 本文通過巖

2、石動、靜態(tài)本構(gòu)關(guān)系及其應(yīng)用研究，將統(tǒng)計損傷理論應(yīng)用到彈粘塑性巖石本構(gòu)關(guān)系中，推導(dǎo)出了高應(yīng)變率下巖石的動態(tài)本構(gòu)關(guān)系，并與試驗曲線對比，驗證了該本構(gòu)關(guān)系的合理性；利用統(tǒng)一強(qiáng)度理論推導(dǎo)了爆炸沖擊波和應(yīng)力波作用下，圍巖在爆炸近區(qū)的壓碎區(qū)的粉碎半徑和爆破中區(qū)裂隙區(qū)的裂隙半徑，以及空氣耦合裝藥爆炸能量耗散分布；對地下巖體中的爆炸進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了不同巖體質(zhì)量和裝藥密度對爆腔壁壓力及損傷區(qū)的影響。研究了圍巖在不均勻應(yīng)力場下由于開挖卸載而導(dǎo)致巖體破

3、壞并伴隨巖爆現(xiàn)象的破壞機(jī)理，推導(dǎo)出了計算圍壓切向應(yīng)力的公式，并與文獻(xiàn)中的巖爆試驗結(jié)果進(jìn)行了比較，符合較好，得出以下結(jié)論： 將統(tǒng)計損傷模型和粘彈塑性模型結(jié)合起來，將巖石試件損傷體和彈塑性體并聯(lián)，建立了考慮損傷的粘彈塑性本構(gòu)關(guān)系，參數(shù)較少，可以通過實驗來確定，應(yīng)用方便。 巖石的拉壓比對柱狀裝藥爆破的壓碎圈與裂隙圈的半徑具有顯著影響，選用統(tǒng)一強(qiáng)度理論作為巖石的動態(tài)屈服準(zhǔn)則，計算圍巖的壓碎圈和裂隙圈半徑是合理的。數(shù)值模擬結(jié)果表明