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主应力轴旋转问题经常存在于边坡工程和地下工程开挖过程中,研究主应力轴旋转条件下岩石(体)本构关系有助于揭示边坡和地下工程的变形破坏机理。岩石(体)动态损伤本构模型是研究爆破荷载作用下岩体动态断裂力学特性的基础,也是揭示爆破荷载作用下岩体变形特性的基础。本文利用损伤断裂力学理论研究了爆破荷载作用下主应力轴旋转时岩体中节理、裂隙成核、扩展、连接的机理,分析了裂隙成核、扩展和连接对岩体动态力学特性的影响,揭示了岩体动态损伤局部化的机制,本文的主要工作如下:
①通过对南京栖霞山铅锌矿-425m和-475m中段各采场现场地质调查,获得了各采场节理、裂隙的具体分布规律,确定了岩体地质力学指标。在不同加载的加载速率条件下,得到了栖霞黄龙灰岩的全过程应力-应变曲线和动弹性模量。
②设计了爆破振动监测方案,获得了爆破振动波,采用线性回归的方法,确定了最大爆破波速、爆心距与装药量的关系,进而研究回采过程中爆破振动的特性及变化规律。
③利用损伤断裂理论,研究了爆破荷载作用下裂隙的成核、扩展、连接机理。利用摩擦裂纹模型和内变量热力学理论研究了主应力轴旋转条件下裂隙岩体的动态损伤本构模型,分析了动态损伤局部化的应力条件,揭示了主应力轴旋转条件下裂隙岩体的动态损伤局部化机理。
④建立了爆破荷载作用下深部采场围岩稳定性分析的数值模型,模拟各个采场在爆破作用下的动力响应,获得了-475m中段各采场顶板、间柱塑性区、应力场、位移场,确定了爆破作用下采场的最不利位置,为回采支护设计提供理论支持。