分级循环加卸载下饱水砂岩变形损伤特性研究

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wqc851109
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水工隧洞工程建设过程中,阶段性施工开挖、爆破等重复荷载导致深部围岩变形失稳,同时在渗水区会发生水-岩耦合作用,会诱发围岩灾变失稳,对隧洞施工建设产生重大安全隐患。为此,针对水工隧洞在施工重复荷载下围岩变形损伤问题,本文以细黄砂岩为研究对象,开展饱水砂岩的常规三轴压缩与分级等幅循环加卸载试验,分析围压、渗透压、加卸载速率3种荷载条件下砂岩的变形破坏特征,能量分布及分配规律,渗透率及其渗透率恢复特性,基于损伤力学与Weibull概率分布,以变形参量与能量耗散能定义损伤变量,建立考虑渗透压与围压效应的砂岩循环加卸载损伤本构模型,并分析损伤演化与渗透性的关联性。主要研究结论如下:(1)分级循环加卸载作用及不同荷载条件对砂岩变形破坏影响显著。砂岩的应力应变滞回曲线呈“疏—密—疏”分布;加、卸载弹性模量分别呈上下交错-波浪式逐级下降,降速先急后缓;加、卸载泊松比先阶梯式下降后不断攀升直至破坏,卸载泊松比大于加载泊松比;轴向、环向残余应变分别在压密段和裂纹扩展段经历两次增长,曲线呈“S”型。随着围压增加,主破裂倾角减小,砂岩整体破坏由拉剪复合破坏转变成压剪破坏,而增大渗透压时,又会发生张剪复合破坏;荷载速率越小,主裂隙有效面积越大,断面平整度越高。(2)分级循环加卸载下砂岩能量随循环进程呈梯形上升,峰前阶段以弹性应变能储存为主,峰值破坏时耗散能急剧增长。总累积能量随应变增加呈阶段性增长,能量吸收比与消耗比曲线呈“X”型交叉演变;各级循环下累积能量随应力幅值演化规律满足指数函数关系;随加载幅值增加,定义的累积能量比呈“U”型变化,砂岩的输入能在加载初始阶段主要向弹性能分配,临近破坏前主要向耗散能分配。加卸载速率越大,破坏前耗散能消散越快,对应实际工程中越容易引发岩体灾害。(3)砂岩破坏后渗透率与不同加载条件下宏观破裂程度相关,循环加卸载相比常规三轴压缩下破坏后渗透率大,破坏后渗透率随围压增加先减小后增大,其大小与加卸载速率呈负相关,与渗透压呈正相关。加载与卸载渗透率能间接反映砂岩内部裂隙演变过程,不同循环荷载条件对裂隙及渗透率演化影响较显著。(4)建立考虑围压与渗透压效应的砂岩循环加卸载损伤本构模型,并验证其合理性与可靠性。不同循环荷载条件下砂岩损伤均呈倒“S”型演化趋势,随着围压和荷载速率增大,同级循环下损伤变量逐渐减小,当围压增至30MPa时,损伤演化转变成幂函数分布。砂岩的损伤与渗透性密切关联,随着围压与荷载速率增大,起始段与破坏峰前段的损伤速率和渗透率都逐渐减小。
其他文献
连杆螺栓作为曲柄连杆机构的重要组成零部件之一,承受着复杂的交变载荷,极易发生疲劳失效,同时在连杆螺栓塑性区拧紧方面缺乏相关理论上的指导,装配效率低,螺栓拧紧质量难以保证,这也会降低连杆螺栓工作时的可靠性。针对连杆螺栓结构疲劳失效和塑性区拧紧方面缺乏相关理论指导的问题,通过有限元仿真的方法,对其结构可靠性和装配时拧紧工艺进行研究,对提升连杆螺栓结构的可靠性具有重要的工程实践意义和理论研究价值。以28
学位
2020年新冠肺炎疫情在全球爆发以来,国际形势错综复杂,不稳定、不确定性因素显著增加。中国对外承包工程行业发展面临严峻的形势。在后疫情时代,由于境外项目风险环节繁多,各个环节的风险类别繁杂,项目风险的不确定性和易变性更加显现,特别是在新冠肺炎影响下出现新的风险。因此,对外承包企业需要正确和及时识别项目风险,进行风险分析和评估,采取有效措施进行风险应对,对走出去企业实现可持续性发展有着重大的现实意义
学位
学位
数字水表作为管理城市居民用水的重要度量工具,在我国智慧水利的建设中扮演着至关重要的角色。作为当今应用最广泛的抄表方式,传统人工抄表存在抄表任务繁重、抄表效率低下、人力成本过高等诸多缺陷。为了解决这些问题,不少相关领域的研究者提出了很多基于传统机器学习或基于深度学习的解决方案,但这些解决方案存在两个问题:一是基于传统机器学习的读数识别算法对真实场景中的数字水表图像识别效果很差;二是基于深度学习的读数
学位
“十四五时期”,随着国家工业发展和交通发展的日新月异,危化品作为影响国民经济发展的基础性原料和制成品,被大量生产、运输、销售到全国各地。与其他一般车辆发生的交通事故相比,危化品车辆道路运输事故会造成更加严重的事故后果。对此,面临着这样一个有不确定风险性的运输安全问题,论文对危化品车辆进行道路运输的风险分析。旨在为日后的危化品车辆道路运输安全性的提升提供理论指导和方法依据,为危化品车辆道路运输事故风
学位
混凝土由于其强度高、造价低等优点在道路、桥梁中被大量使用。然而混凝土是一种表面粗糙多孔、具有高渗透的亲水材料,当混凝土长期受到雨水的侵袭,会造成混凝土开裂、剥落和分层,严重影响混凝土的外观和使用性能。同时,在一些寒冷地区,雨雪天气会让混凝土表面产生结冰,而结冰不仅会影响混凝土的使用功能和使用寿命,还会严重影响混凝土路面的行车安全。因此,本文制备了一种能够通过加热实现自修复的超疏水涂层,将涂层涂覆在
学位
传统烟气脱硫所常用的钙法脱硫普遍存在运行成本高、脱硫石膏处置难的问题,而氨法脱硫存在氨逃逸、硫酸铵品质差等不足,且均不能实现硫资源的回收。与此同时,我国每年还需要进口大量的硫磺用于生产硫酸。基于硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria,简称SRB)催化转化的烟气生化脱硫工艺,可高效低成本的进行烟气脱硫及硫资源回收,成为烟气脱硫的潜力研究方向。其中,提升硫酸盐还原菌的代谢活性
学位
自动驾驶作为颠覆传统汽车驾驶的新兴技术,在为出行带来便捷的同时,其可靠性和安全性亦不容忽略。当前实现自动驾驶主要通过对汽车的转向系统和制动系统进行控制。自动驾驶汽车可以通过合理的路径规划和精确的跟踪控制,安全顺利到达预设目的地。本文基于人工势场算法和模型预测控制理论,研究了一种自动驾驶汽车局部路径规划与跟踪控制方法。首先构建四自由度整车模型,通过解析整车模型下的汽车动力学特征。在汽车运动学模型下进
学位
掺入适量的碳纳米管混凝土具有优异的压阻特性,应用碳纳米管混凝土的压阻效应,可实现混凝土智能化监测。国内外学者对碳纳米管水泥基复合材料的压阻效应开展了大量研究,并获得重大研究成果。然而,碳纳米管混凝土全过程压阻效应机理受到大量因素的影响,材料组构和加载模式对碳纳米管混凝土的全过程压阻性能具有一定的影响;同时,大多数研究只关注对碳纳米管水泥基复合材料弹性阶段下的压阻性能,而对碳纳米管混凝土各个受力阶段
学位
交通运输随着时代的变革与发展,对社会发展的影响愈发突出,近年来,由于交通量急剧增大,尤其是重载和超载货车明显增加,一些修筑的沥青路面在南方高温多雨气候和外界荷载的影响下,还未达到使用年限就出现了裂缝、车辙、水损坏等病害。为了解决湿热地区沥青路面易出现车辙和水损坏等病害,本文以提高路面高温抗车辙能力和改善水稳定性以及延长使用寿命为目的,通过添加硅藻土和玄武岩纤维两种无机改性剂,并基于响应曲面法,对硅
学位