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岩石蠕变扰动效应与损伤特征理论与试验研究

作　者: 付志亮
导　师: 高延法；刘承论；肖洪天
学　校: 山东科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: CT测试蠕变微破坏蠕变损伤三轴压缩扰动效应
分类号: TD315
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 591次
引　用: 2次
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内容摘要

不同埋深的巷道，所受应力状态不同，则所处的稳定状态也不相同。当巷道埋深较大时，越接近临界稳定状态；此时较小的扰动便可以导致裂纹的大规模瞬时动力扩展，诱发巷道的失稳破坏。因此，研究岩石的蠕变特性以及岩石在扰动载荷作用下的损伤，建立蠕变扰动效应理论，对深井开采及支护具有重要的意义。本文围绕岩石的蠕变特性和蠕变扰动效应，应用新研制的三轴蠕变扰动仪、MTS和弯曲试验仪，进行了一系列室内试验。论文的创新点和主要结论如下：通过对岩石低围压分级加载条件下的三轴压缩蠕变试验发现：围压对岩石的强度、破坏形态以及横向、轴向蠕变有明显影响。在岩石静载三轴蠕变试验基础上，进行了三轴蠕变扰动效应试验。在围压相同情况下，岩石的蠕变损伤与扰动冲击荷载能量有关。通过试验研究了岩石循环冲击扰动荷载作用下蠕变的变化，进而研究了岩石的重力冲击扰动损伤特性。在围压相同的情况下，岩石的循环冲击扰动损伤与冲击扰动次数和扰动荷载冲量有关。采用岩石三轴加载和CT专用设备，对岩石蠕变破坏细观机理进行了初步的研究。结果表明岩石蠕变损伤破坏过程是岩石试件的CT数减小、方差增大，岩石发生了脆性破坏。与连续扰动蠕变破坏相比，单次扰动蠕变破坏更具有突发性。在热力学框架内推导了岩石材料的蠕变损伤本构关系。通过试验研究了灰砂岩梁、红砂岩梁以及油页岩梁的弯曲蠕变及其扰动效应问题。研究表明：受到扰动载荷的岩梁试件断口形态不整齐，断口开裂部位偏离岩梁中性面。考虑到粘弹性蠕变特性，在一定扰动载荷水平的作用下，经历一段时间后，岩梁可出现延迟性蠕变失稳。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-24
  1.1 课题的提出  11-13
  1.2 文献综述及国内外研究现状  13-20
  1.3 岩石蠕变研究课题中需要进一步研究的问题  20-21
  1.4 本文的研究内容、研究方法和主要工作  21-24
2 岩石三轴压缩蠕变试验研究  24-43
  2.1 岩石蠕变试验设备与试验方法  24-29
  2.2 岩石三轴压缩蠕变试验  29-33
  2.3 低围压条件下的岩石三轴压缩蠕变试验  33-41
  2.4 本章小结  41-43
3 三轴压缩条件下的岩石蠕变扰动效应试验研究  43-59
  3.1 试验仪器与试验方法  43-46
  3.2 试验结果与分析  46-56
  3.3 岩石蠕变扰动效应损伤方程  56-57
  3.4 本章小结  57-59
4 岩石三轴压缩蠕变扰动效应与损伤本构关系研究  59-72
  4.1 低围压条件下的岩石三轴剪切蠕变破坏  59-66
  4.2 低围压对软岩力学特性的影响  66-67
  4.3 岩石蠕变扰动效应与损伤的本构关系  67-71
  4.4 本章小节  71-72
5 岩石蠕变破坏CT试验研究  72-105
  5.1 蠕变损伤微观本构方程  72-76
  5.2 岩石蠕变CT试验及分析  76-101
  5.3 岩石在扰动条件下的蠕变微破坏  101-103
  5.4 本章小结  103-105
6 岩梁弯曲蠕变及其扰动效应试验研究  105-115
  6.1 单级恒载弯曲蠕变试验  105-107
  6.2 分级加载静载弯曲蠕变试验  107-108
  6.3 弯曲蠕变扰动试验  108-111
  6.4 岩梁弯曲蠕变破坏本构关系  111-114
  6.5 本章小结  114-115
7 主要研究成果与结论  115-118
致谢  118-119
攻读博士期间发表论文和参加的科研项目  119-121
参考文献  121-132
详细摘要  132-140

岩石蠕变扰动效应与损伤特征理论与试验研究

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