岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (5): 1210-1220.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1091
马秋峰1,刘志河1,秦跃平2,田静3,王树立1
MA Qiu-feng1, LIU Zhi-he1, QIN Yue-ping2, TIAN Jing3, WANG Shu-li1
摘要: 将Mohr-Coulomb准则与能量耗散理论相结合,考虑了加载过程中岩石的硬化、软化特性,采用非关联塑性流动法则描述岩石的塑性变形,通过损伤过程中耗散能与损伤耗能率相除的方法求解损伤变量,建立了损伤-塑性本构模型。通过常规三轴加-卸载试验,分析了岩石损伤过程中耗散能-损伤变量的关系,建立了损伤耗能率表达式,同时标定了模型参数。利用所提的新模型模拟岩石的常规三轴试验,将模拟结果与试验结果进行对比,探究了模型的合理性。在此过程中得到如下结论: (1)损伤耗散能在线弹性阶段随着轴向应变的增长,呈现上凹型曲线,增长速率不断增大,在应力峰值附近增长速率达到最大值,在峰后残余阶段,损伤耗散能与轴向应变近似呈现线性关系;(2)采用与弹性模量相关联的损伤变量定义方法,试验结果表明,存在一个小于或等于1的损伤变量极限,随着围压的增大,损伤变量极限逐渐减小;(3)所提的新模型能够反映出在加载过程中不同围压条件下岩石的强度、硬-软化特性,数值模拟结果能够描述应力-应变关系、损伤耗散能规律以及损伤演化规律。
中图分类号:
[1] | 张超, 杨楚卿, 白允. 岩石类脆性材料损伤演化分析及其模型方法研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2344-2354. |
[2] | 陈洲泉, 陈湘生, 庞小朝, . 砂土临界状态模型的隐式积分算法 在有限元分析中实现[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2279-2286. |
[3] | 蒋浩鹏, 姜谙男, 杨秀荣. 基于Weibull分布的高温岩石统计损伤 本构模型及其验证[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 1894-1902. |
[4] | 贾蓬, 杨其要, 刘冬桥, 王述红, 赵永, . 高温花岗岩水冷却后物理力学特性及微观破裂特征[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1568-1578. |
[5] | 李欣慰, 姚直书, 黄献文, 刘之喜, 赵翔, 穆克汉, . 循环加卸载下砂岩变形破坏特征与能量演化研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1693-1704. |
[6] | 王爱文, 高乾书, 潘一山, . 煤层钻孔降倾-控变-耗能防冲机制试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1230-1244. |
[7] | 刘新荣, 许彬, 周小涵, 谢应坤, 何春梅, 黄俊辉, . 软弱层峰前循环剪切宏细观累积损伤机制研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1291-1303. |
[8] | 刘杰, 张瀚, 王瑞红, 王芳, 何卓文, . 冻融循环作用下砂岩层进式损伤劣化规律研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1381-1394. |
[9] | 赵奎, 冉珊瑚, 曾鹏, 杨道学, 腾天野, . 含水率对红砂岩特征应力及声发射特性的影响[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 899-908. |
[10] | 余莉, 彭海旺, 李国伟, 张钰, 韩子豪, 祝瀚政. 花岗岩高温−水冷循环作用下的试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1025-1035. |
[11] | 时振昊, 黄茂松, 倪雨萍, . 基于颗粒间应变的饱和黏土小应变各向异性 非线性本构模型[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1036-1044. |
[12] | 熊仲明, 吕世鸿, 李运良, 赵奇峰, 李进, 谭书舜, 张向荣, 朱玉荣, 姜磊, 杨琪凡, 张宁波, 张子栋. 被动围压下黄土动态力学性能与能量耗散研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 775-782. |
[13] | 李波波, 王忠晖, 任崇鸿, 张尧, 许江, 李建华, . 水-力耦合下煤岩力学特性及损伤本构模型研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 315-323. |
[14] | 邓华锋, 方景成, 李建林, 李冠野, 齐豫, 许晓亮. 水-岩和循环加卸载次序作用下 砂岩动力特性损伤演化规律[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 343-351. |
[15] | 梁文鹏, 周家作, 陈盼, 韦昌富, . 基于均匀化理论的含水合物土弹塑性本构模型[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 481-490. |
|