三轴分级循环荷载作用下砂岩和花岗岩阻尼特性研究

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阻尼参数是工程抗震设计中的重要指标,其准确性关乎着抗震设计的合理,对工程安全施工和运营有着意义。本文开展了砂岩、花岗岩在三轴分级循环荷载作用下阴尼特性的研究,主要的研究结果如下(1)基于粘滞性阻尼理论,结合岩石的塑性变形特性,建立了考虑岩石塑性应变能的阻尼参数计算公式。(2)开展变幅值分级循环三轴实验和同幅值分级循环三轴实验,分析了砂岩、花岗岩的耗散能Ud、弹性能Ud、塑性能Up等能量特性,研究了砂岩和花岗岩的能量散机理,揭示了三种能量随着应变比、应力比、围压以及循环次数的变化规律,结果表明,砂岩和花岗岩的耗散能、弹性能、塑性能均随着应变比、应力比、围压的增大而增大;在同级循坏中耗散能随着循环次数的增加先减小后稳定,弹性基本稳定在一定范围内;在分级循环全过程中耗散能、弹性能、塑性能随着循环次数呈现增加趋势。(3)研究了不同应力比、应娈和围压条件下砂岩、花岗岩的阻尼特性,揭示了阻尼比,阻尼系数和动弹性模量随循环次数的演化规律,结果表明:砂岩和花岗的阻尼比随着应力比、应变比、循环次数的增加出现先减小,后稳定,再增加的趋势,同时随着围压的增大呈现增加趋势;阻尼系数数的动弹性模量随着应力比、应变比、围压、循环次数的增加呈现趋势。(4)分析了砂岩和花岗岩阻尼机理:砂岩是砂质颗粒胶结而成。其阻尼来源为颗之间在循环环荷载作用下发生摩擦变形;花岗岩是由晶粒经过复杂的物理化学作用链接在一起形成的,晶粒之间的挤压变形的化学键的断裂是其主要的阻尼来源,两者的差异性导致了砂岩和花岗岩的阻尼特性不同。(5)基于熵守恒和能量守恒定律,建立了耗散开能、弹性能和阻尼比的演化型,结果表明该模型能够根好的描述三轴三循环荷载条件下砂和花岗岩阻尼行为和能量特征。
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