發(fā)布時間：2020-11-21 19:29

　　 隨著巖石工程建設(shè)迅速發(fā)展,巖石工程穩(wěn)定性問題也逐漸受到大家關(guān)注,而影響巖體穩(wěn)定性的一個重要因素就是蠕變。當(dāng)受到較低應(yīng)力時,巖石往往會出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象,而在水環(huán)境下,更加明顯。這種現(xiàn)象將會直接影響工程的功能和使用,比如巖石工程的時效性問題、核廢料處置庫圍巖選取和空區(qū)頂板監(jiān)測等問題。所以,急需對不同水和應(yīng)力組合作用下巖石的蠕變特征進(jìn)行深入研究,力求多角度揭示巖石的蠕變特征。本文將從室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究和理論本構(gòu)分析兩個方面來進(jìn)行。通過實(shí)驗(yàn)研究得到花崗巖的基本力學(xué)參數(shù),并系統(tǒng)地研究不同水和應(yīng)力組合作用下花崗巖單軸蠕變行為;通過理論分析引入一個新壓縮蠕變非線性本構(gòu)模型,使用花崗巖單軸蠕變試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)分析,從而將花崗巖試驗(yàn)結(jié)果曲線和模型擬合出曲線進(jìn)行對比,從而證明模型準(zhǔn)確性。(1)在探討花崗巖蠕變特性之前,根據(jù)已有花崗巖試樣,設(shè)計(jì)吸水性實(shí)驗(yàn),得到不同泡水時間后花崗巖吸水率曲線,并對不同含水率下的花崗巖試樣進(jìn)行了單軸壓縮、間接拉伸的巖石瞬時力學(xué)特性試驗(yàn),從而獲得花崗巖的各項(xiàng)基本力學(xué)特性參數(shù)。結(jié)果顯示,隨著含水率的升高,巖石的拉壓強(qiáng)度逐漸減少,彈性模量在吸水率升高前期出現(xiàn)明顯降低,而后趨于穩(wěn)定,峰值應(yīng)變也逐漸降低,破壞形態(tài)出現(xiàn)明顯差別。相同含水率密封放置兩天后的花崗巖抗壓強(qiáng)度降低,說明水的位置分布對花崗巖強(qiáng)度的影響。(2)根據(jù)研究需要,對花崗巖進(jìn)行了不同水和應(yīng)力組合作用下花崗巖單軸壓縮蠕變試驗(yàn),主要是自然、干燥、力-水、水-力及泡水后密封的花崗巖蠕變試驗(yàn)。通過分析花崗巖蠕變結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著加載水平增大,花崗巖破壞時間減短,第二階段穩(wěn)定蠕變應(yīng)變率增大,第三階段加速蠕變更快出現(xiàn)。不同加載水平下花崗巖蠕變應(yīng)變率不同,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到,花崗巖第二階段穩(wěn)定蠕變應(yīng)變率、第三階段加速蠕變應(yīng)變率均與加載水平呈現(xiàn)正相關(guān)性。同時,不同水和應(yīng)力組合作用下試樣蠕變結(jié)果表明,先加力后加水條件下試樣更快破壞。這一結(jié)果與實(shí)際工程有所區(qū)別,以往研究過高預(yù)估了巖石在水中的長期穩(wěn)定性,對以后的工程設(shè)計(jì)和施工維護(hù)提供一定的參考依據(jù)。(3)根據(jù)花崗巖第三階段試樣結(jié)果,引入一個新壓縮蠕變非線性本構(gòu)模型,能夠反映花崗巖第三階段加速蠕變。通過不同加載水平及含水狀態(tài)下花崗巖蠕變數(shù)據(jù)得到模型參數(shù),然后將蠕變應(yīng)變-時間曲線與擬合出的曲線對比,驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性。花崗巖試樣結(jié)果表明,該非線性壓縮蠕變模型可以很好地?cái)M合花崗巖蠕變初始、穩(wěn)定和加速階段,同時對紅砂巖試樣結(jié)果曲線擬合,從而證明模型具有較為廣泛地適用性。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU45
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 巖石強(qiáng)度研究現(xiàn)狀
        1.2.2 巖石壓縮蠕變特性研究
    1.3 本文擬定的主要研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
2 水對花崗巖瞬時強(qiáng)度的影響研究
    2.1 巖石材料構(gòu)成及其物理性質(zhì)
        2.1.1 花崗巖試樣特征
        2.1.2 花崗巖物理性質(zhì)
    2.2 花崗巖力學(xué)性質(zhì)
        2.2.1 試驗(yàn)步驟及流程
        2.2.2 花崗巖吸水性試驗(yàn)
        2.2.3 花崗巖單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究
        2.2.4 花崗巖抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)研究
        2.2.5 不同路徑花崗巖泡水強(qiáng)度對比
    2.3 本章小結(jié)
3 水對花崗巖時效變形破壞的影響研究
    3.1 引言
    3.2 巖石材料的蠕變性質(zhì)
        3.2.1 流變性
        3.2.2 巖石蠕變經(jīng)典曲線
    3.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及步驟
    3.4 不同水和應(yīng)力組合作用下下花崗巖單軸壓縮蠕變試驗(yàn)
        3.4.1 自然狀態(tài)下花崗巖單軸壓縮蠕變試驗(yàn)
        3.4.2 干燥冷卻后花崗巖單軸蠕變試驗(yàn)
        3.4.3 先加水后加力作用下花崗巖單軸壓縮蠕變實(shí)驗(yàn)
        3.4.4 先加力后加水作用下花崗巖單軸蠕變實(shí)驗(yàn)
        3.4.5 泡水后密封花崗巖單軸蠕變實(shí)驗(yàn)
    3.5 不同水和應(yīng)力組合作用下蠕變結(jié)果分析
        3.5.1 蠕變曲線對比
        3.5.2 巖石長期強(qiáng)度
        3.5.3 蠕變應(yīng)變率
    3.6 本章小結(jié)
4 巖石材料非線性壓縮蠕變本構(gòu)模型及驗(yàn)證
    4.1 引言
    4.2 線性蠕變模型
        4.2.1 線性元件基本力學(xué)特性
        4.2.2 巖石典型線性蠕變模型
    4.3 巖石非線性蠕變本構(gòu)模型研究
        4.3.1 巖石非線性蠕變模型建立方法
        4.3.2 巖石非線性壓縮蠕變模型建立
    4.4 巖石非線性蠕變本構(gòu)模型驗(yàn)證
        4.4.1 自然和干燥狀態(tài)下花崗巖蠕變參數(shù)識別和擬合分析
        4.4.2 不同水和應(yīng)力組合作用下花崗巖蠕變參數(shù)識別和擬合分析
        4.4.3 巖石非線性壓縮蠕變模型在其他巖石中的應(yīng)用
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2893488