岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (10): 3724-3732.doi: 10.16285/j.rsm.2018.1305

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

不同渗透力的类充填体力学特性及损伤软化 本构模型研究

周科平,刘 维,周彦龙,林 允,薛 轲   

  1. 中南大学 资源与安全工程学院,湖南 长沙410083
  • 收稿日期:2018-07-19 出版日期:2019-10-11 发布日期:2019-10-19
  • 通讯作者: 刘维,男,1991年生,硕士研究生,主要从事矿业工程方面的研究。E-mail: CSU_liu165512068@qq.com E-mail: kpzhou@vip.163.com
  • 作者简介:周科平,男,1964年生,博士,教授,主要从事岩石力学、核磁共振、矿山VR等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51774323);中南大学中央高校基本科研业务费专项资金(No. 2018zzts073)

Mechanical properties and damage-softening constitutive model of backfill with different osmotic pressures

ZHOU Ke-ping, LIU Wei, ZHOU Yan-long, LIN Yun, XUE Ke   

  1. School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410083, China
  • Received:2018-07-19 Online:2019-10-11 Published:2019-10-19
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51774323) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities of Central South University (2018zzts073).

摘要: 通过离心试验产生的渗透压力对试样进行模拟,开展单轴压缩力学试验来研究渗透力对充填体力学特性的影响,且对充填体试样的变形特性随渗透压力变化的规律进行讨论。研究结果表明,随着渗透力增大,试样应力-应变曲线压密阶段的区间先减小后增大,弹性阶段的区间缩小,屈服阶段不明显。试验过程从低渗透压力到高渗透压力,试样的破坏模式依次表现为拉伸破坏、剪切破坏,且产生的裂纹数目增多,形态趋于复杂。在力学试验的基础上,考虑到试样压密阶段的应力-应变关系,建立不同渗透力的充填体试样损伤软化本构模型。验证结果显示,理论曲线和试验曲线高度吻合,该本构模型适用于分析不同渗透力的充填体单轴压缩力学问题。该研究为超重力离心模拟和地下渗流试验开展提供参考。

关键词: 充填体, 离心模拟, 渗透压力, 力学特性, 本构模型

Abstract: The uniaxial compression mechanics test was carried out by simulating the osmotic pressure generated by the centrifugal test. The influence of the penetrating force on the mechanical properties of the filling body was studied, and the deformation characteristics of the filling body sample were discussed with the change of the osmotic pressure. The results show that as the penetration force increases, the interval of the stress-strain curve of the sample decreases first and then increases, the interval of the elastic phase shrinks, and the yield stage is not obvious. From low osmotic pressure to high osmotic pressure in the test process, the failure mode of the sample is successively characterized by tensile failure and shear failure, the number of cracks generated increases, and the morphology tends to be more complicated. On the basis of the mechanical test, a damage-softening constitutive model of the filling specimens with different osmotic pressures is established, considering the stress-strain relationship of the specimen in the compaction stage. The verification results show that the theoretical curve and the experimental curve are highly consistent. The model is suitable for analyzing the uniaxial compression mechanics of filling bodies with different osmotic pressures. The study provides a reference for the development of supergravity centrifugal simulation and underground seepage experiments.

Key words: filling body, centrifugal simulation, osmotic pressure, mechanical properties, constitutive model

中图分类号: 

  • TU 411
[1] 孟庆彬, 王杰, 韩立军, 孙稳, 乔卫国, 王刚, . 极弱胶结岩石物理力学特性及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 19-29.
[2] 郤保平, 吴阳春, 王帅, 熊贵明, 赵阳升, . 热冲击作用下花岗岩力学特性及其随冷却温度 演变规律试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 83-94.
[3] 王翔南, 郝青硕, 喻葭临, 于玉贞, 吕禾. 基于扩展有限元法的大坝面板脱空三维模拟分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 329-336.
[4] 高玮, 胡承杰, 贺天阳, 陈新, 周聪, 崔爽, . 基于统计强度理论的破裂岩体本构模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2179-2188.
[5] 朱剑锋, 徐日庆, 罗战友, 潘斌杰, 饶春义, . 考虑固化剂掺量影响的镁质水泥固化土 非线性本构模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2224-2232.
[6] 蒋长宝, 魏 财, 段敏克, 陈昱霏, 余塘, 李政科, . 饱水和天然状态下页岩滞后效应及阻尼特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1799-1808.
[7] 孟庆彬, 钱唯, 韩立军, 蔚立元, 王丛凯, 周星, . 极弱胶结岩体再生结构的形成机制 与力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 799-812.
[8] 杨高升, 白冰, 姚晓亮, . 高含冰量冻土路基融化固结规律研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 1010-1018.
[9] 金青, 王艺霖, 崔新壮, 王成军, 张珂, 刘正银, . 拉拔作用下土工合成材料在风化料-废弃轮胎 橡胶颗粒轻质土中的变形行为研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 408-418.
[10] 邓子千, 陈嘉帅, 王建伟, 刘小文, . 基于SFG模型的统一屈服面本构模型与试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 527-534.
[11] 李潇旋, 李涛, 彭丽云, . 控制吸力循环荷载下非饱和黏性土 的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 552-560.
[12] 程昊, 唐辉明, 吴琼, 雷国平. 一种考虑水力滞回效应的非饱和土弹塑性扩展 剑桥本构模型显式算法有限元实现[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 676-686.
[13] 何鹏飞, 马巍, 穆彦虎, 黄永庭, 董建华, . 黄土−砂浆块界面剪切特性试验及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 82-90.
[14] 金爱兵, 刘佳伟, 赵怡晴, 王本鑫, 孙浩, 魏余栋, . 卸荷条件下花岗岩力学特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 459-467.
[15] 彭守建, 岳雨晴, 刘义鑫, 许江, . 不同成因结构面各向异性特征及其剪切力学特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3291-3299.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!