南京紅砂巖細觀損傷演化特性及其本構模型試驗研究.pdf

1、膨脹巖的工程災害是個極為復雜且具有重大經濟意義的課題,如何才能做到經濟有效地在這類巖石中建設工程并維持其穩(wěn)定性,一直是困擾著廣大巖石力學和工程地質工作者的一個難題.當膨脹巖體受到擾動,特別是含水率發(fā)生變化時,膨脹巖常發(fā)生顯著的物理化學反應,嚴重影響著工程的穩(wěn)定性.本文以紅山窯水利樞紐膨脹紅砂巖地基處理為工程背景,通過不同含水率下的紅砂巖RMT剛性伺服單軸壓縮試驗和光學細觀單軸壓縮試驗,得到了不同含水率下紅砂巖全應力-應變曲線、宏觀破壞形

2、式、細觀結構演化圖像;運用巖石力學、損傷力學和斷裂力學理論對試驗結果進行了分析,得到了以下一些結論:(1)通過對紅砂巖RMT單軸壓縮試驗,分析了紅砂巖抗壓強度、彈性模量和峰值變形等隨含水率變化的關系;通過對紅砂巖細觀單軸壓縮試驗,依據Geo-image程序對紅砂巖細觀結構圖片量化處理信息,著重分析在不同含水率下紅砂巖微裂紋損傷演化與宏觀力學響應之間的規(guī)律.(2)運用細觀損傷力學理論,定義了孔隙面積比為損傷變量,推導了峰值應變前的損傷本構

3、方程,并且詳細地闡述了紅砂巖損傷演化的四個階段:損傷弱化階段、彈性階段、非線性強化階段、峰后軟化階段.從宏觀損傷力學理論出發(fā),依據紅砂巖全應力-應變曲線,分析了紅砂巖應變軟化特性的內在原因,在前人的基礎上推導了峰值應變后的紅砂巖損傷本構方程.(3)通過與RMT試驗結果、其他損傷本構模型的比較分析,驗證了該本構模型對紅砂巖的擬合是正確的、合理的;并應用于工程實際,為新紅山窯水利樞紐工程地基處理的設計、施工、運行提供可靠的指導意義,同時也豐