一種基于彈性能釋放率的巖石新型統計損傷本構模型

作者：劉文博,孫博一,陳雷,張樹光

摘要：為了揭示巖石變形的破壞機理以及巖石材料產生損傷的本質原因,文章對巖石材料變形規律和力學特性進行分析后,再以損傷變量作為影響巖石變形和力學性能變化的內變量,采用能量原理、有效應力原理和統計損傷理論構建了一種基于彈性能釋放率的新型巖石統計損傷本構模型。該損傷模型進一步完善了巖石損傷本構模型的理論體系,彌補了傳統損傷模型無法合理解釋引發巖石破壞原因的不足。利用巖石試驗數據對損傷模型的參數進行確定,并將損傷演化模型代入彈性能-應變模型中,分析在加載過程中巖石彈性能變化的規律。結果表明:模型曲線與試驗曲線在峰前變形階段幾乎重合,說明損傷模型可以很好地反映巖石的變形特性;在初始加載階段,巖石的損傷變量隨著軸向應變的增大而增大,說明在荷載作用下,巖石內部裂隙逐漸發展發育,使得巖石材料的損傷逐步積累;在圍壓達到10 MPa以上時,損傷-應變曲線基本重合。同時,在初始加載時刻,損傷-應變曲線增長率急劇上升,大約在巖石應變為0.01%時,損傷-應變曲線趨于平穩變化狀態;且由于巖石在峰值應力點附近損傷迅速累積,進而使得損傷變量在數值上快速增大到1,這說明了圍壓的增大使得巖石破壞極限得到顯著的提升。

發文機構：廣西巖土力學與工程重點實驗室 遼寧工程技術大學土木工程學院

關鍵詞：巖石彈性能釋放率統計損傷應力-應變彈性能損傷變量rockelastic energy release ratestatistical damagestress-strainelastic energydamage variable

分類號： TU452[建筑科學—巖土工程]