加-卸载岩石损伤本构模型是预测压气储能硐室长期稳定性的关键,气压对围岩的作用力是反复变化的,目前能适用的本构模型较少,因此,提出一种能够描述分等级加-卸载的岩石损伤本构模型。根据岩石微元强度服从畸变能理论和Weibull 随机分布,建立了一种能够描述分等级加-卸载的岩石损伤本构模型。 通过试验对本构模型进行验证,并结合岩石单轴分等级加-卸载试验数据, 对分等级加-卸载的岩石损伤本构参数进行敏感性分析,确定参数的具体物理意义及参数演化与分等级加-卸载的关系。分等级加-卸载的岩石损伤本构模型参数物理意义明确,便于拟合,能够较好地符合工程实际情况。
Abstract
Constitutive model of rock damage under loading and unloading is the key to predict the long-term stability of pressure storage tank. Since pressure on surrounding rock changes repeatedly, few constitutive models can be applied at present. The micro-unit strength of rock obeys the distortion energy strength and the Weibull random distribution. In the light of this, we present a damage constitutive model which could describe the staged loading and unloading of rocks. Furthermore, we verified the constitutive model by experiments, analyzed the sensitivity of constitutive parameters according to test data, determined the physical significance of parameters and selected parameters which could reflect the staged loading and unloading. The physical meaning of damage constitutive model parameters is clear and easy to fit, suitable for practical engineering.
关键词
岩石损伤 /
畸变能理论 /
Weibull随机分布 /
分等级加卸载 /
本构模型
Key words
rock mechanics /
distortion energy theory /
Weibull random distribution /
staged loading and unloading /
constitutive model
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参考文献
[1] 刘 博, 李海波, 刘亚群.循环剪切荷载作用下岩石节理变形特性试验研究[J]. 岩土力学, 2013, 34(9): 2475-2481.
[2] 葛修润, 卢应发. 循环荷载作用下岩石疲劳破坏和不可逆变形问题的探讨[J]. 岩土工程学报, 1992, 14(3):56-60.
[3] 葛修润, 蒋 宇, 卢允德, 等. 周期荷载作用下岩石疲劳变形特性试验研究[J]. 岩石力学与工程学报,2003, 22(10):1581-1585.
[4] 章清叙, 葛修润, 黄 铭, 等. 周期荷载作用下红砂岩三轴疲劳变形特性试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2006, 25(3):473-478.
[5] ZIMMELS Y, KIRZHNER F, KRASOVITSKI B. Design Criteria for Compressed Air Storage in Hard Rock[J]. Energy and Environment, 2002, 13(6): 851-872.
[6] 夏才初, 张平阳, 周舒威,等.大规模压气储能洞室稳定性和洞周应变分析[J]. 岩土力学, 2014, 35(5): 1391-1398.
[7] 莫海鸿. 岩石的循环试验及本构关系的研究[J]. 岩石力学与工程学报, 1988, 7(3): 215-224.
[8] DEHLER W, LABUZ J F. Stress Path Testing of an Anisotropic Sandstone[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2007, 133(1): 116-119.
[9] 张 媛, 许 江, 杨红伟,等.循环荷载作用下围压对砂岩滞回环演化规律的影响[J].岩石力学与工程学报,2011, 30(2):320-326.
[10]刘树新, 刘长武, 韩小刚, 等. 基于损伤多重分形特征的岩石强度Weibull 参数研究[J]. 岩土工程学报, 2011, 33(11): 1786-1791.
[11]王者超, 赵建纲, 李术才, 等. 循环荷载作用下花岗岩疲劳力学性质及其本构模型[J]. 岩石力学与工程学报, 2012, 31(9): 1888-1900.
[12]谢和平. 岩石、混凝土损伤力学[M]. 徐州: 中国矿业大学出版社, 1990.
[13]STAGG K G,ZIENKIEWICZ O C.工程实用岩石力学[M].成都地质学院工程地质教研室,译. 北京:地质出版社,1978.
[14]张平阳,夏才初,周舒威,等. 循环加-卸载岩石本构模型研究[J]. 岩土力学, 2015, 36(12): 3354-3359.
[15]李西蒙,刘长有,SPENG S,等.单轴分级循环加载条件下砂岩疲劳变形特性与损伤模型研究[J].中国矿业大学学报,2017,46(1):8-16.
[16]曹文贵,方祖烈, 唐学军. 岩石损伤软化统计本构模型之研究[J].岩石力学与工程学报,1998,17(6): 628-633.
[17]曹文贵,张 升.基于 Mohr-Coulomb准则的岩石损伤统计分析方法研究[J]. 湖南大学学报(自然科学版),2005,32(1):43-47.
[18]邓华锋,胡 玉,李建林,等.循环加卸载过程中砂岩能量耗散演化规律[J].岩石力学与工程学报,2016,35(增刊1):2869-2875.
基金
国家自然科学基金项目(51404013);安徽高校自然科学重大研究项目(KJ2018ZD010);深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目(SKLGDUEK1212)