一、层状岩石损伤本构关系的研究（论文文献综述）
邱传传[1]（2021）在《静载条件下层状复合岩石力学特性及本构模型研究》文中认为随着国民经济和科学技术的飞速发展,地表浅部资源不断消耗殆尽,地下空间的开发利用变得非常迫切。深部地下空间岩体复杂多变的性能以及恶劣的地下工程环境给科研工作以及实际工程生产带来了各种各样的挑战。层状复合岩石是深部地下工程中一种比较常见且具有明显的层状结构的岩体。经过漫长的地质构造和地层运动,形成了褶皱、断裂、层理、节理等复杂界面层的层状岩体,其各层结构面存在方位、角度、密度等影响因素。不同岩性的岩石与岩石之间和相同岩性的岩石与岩石之间往往由于复杂界面层的存在,从而引发结构面或结构面周围的岩石产生整体或局部破坏,最终导致整个岩体的性能受到影响,因此对界面力学问题的研究已经成为深部岩体研究当中的重要一环。本文选用深部岩石作为原材料,加工制作成不同界面层倾角的层状复合岩石,进行静态力学试验,进一步研究其力学性能以及本构关系。研究工作的主要内容和成果包括:（1）选取红砂岩、青砂岩为初始材料,通过云石胶对切割好的岩样进行粘结成型,制成了界面层倾角为0°、15°、30°、45°和60°的五种层状复合岩石。（2）将制作好的层状复合岩石进行单轴压缩试验和三轴单轴试验,得出一维应力和三维应力作用下层状复合岩石的各种关系试验图,并对层状复合岩石的破坏模式进行研究。（3）分析了由于界面层的存在对岩石抗压强度的影响,结果表明:界面层倾角0°和15°的层状复合岩石的单轴抗压强度值比较接近;界面层倾角30°的层状复合岩石的单轴抗压强度比界面层倾角0°和15°的层状复合岩石的单轴抗压强度小但相差不大,而界面层倾角45°和60°的层状复合岩石的单轴抗压强度则远小于15°和0°的岩样。由试验结果可知,界面层倾角为45°和60°的层状复合岩石破坏时,承载力并未达到基岩部分的破坏强度,而是由界面层滑移破坏。（4）利用微元Drucker-Prager屈服准则和微元Weibull概率分布模型相结合,建立了存在一定倾角的层状复合岩石损伤本构模型,并引入修正系数对模型进行改进。通过模型拟合曲线和试验曲线进行对比,结果显示模型曲线和试验曲线比较一致,从而验证该模型的正确性与合理性。
蔡金龙[2]（2020）在《侏罗系弱胶结软岩巷道变形失稳机制及应用研究》文中进行了进一步梳理我国中东部地区煤炭资源逐渐枯竭,煤炭资源开采逐步向西部地区发展,然而侏罗系弱胶结岩层广泛分布于我国西部地区,此类岩体胶结性差,层间粘合力差,遇水砂化泥化崩解,在此类岩体中开挖的巷道易发生围岩失稳现象,巷道维护困难,是西部煤矿安全生产中亟待解决的问题。本文以侏罗系地层泊江海子矿弱胶结软岩巷道支护为工程背景,综合采用现场调研、室内试验、理论分析、数值计算、物理相似模拟和现场工程实践等方法,探究了弱胶结软岩巷道围岩的物理力学性质、巷道变形特征、顶板弱胶结软岩体的本构模型,揭示了弱胶结软岩巷道顶板失稳机制,基于上述研究成果提出了弱胶结巷道围岩控制对策,并进行现场实践,效果较好。本论文主要研究成果如下:（1）通过现场调研,得出了弱胶结巷道冒顶区冒落特征,明确了巷道失稳原因:侏罗系煤系地层成岩时间短,胶结性差,层间粘结力弱,裂隙较发育;受弱含水层和掘进扰动影响,岩层层间胶结能力随时间推移具有不同程度弱化;巷道断面为矩形,易导致巷道肩角应力集中;巷道跨度大,在顶板下部易产生较大拉应力,且顶板结构复杂;采用锚网索支护的巷道,围岩锚固拱整体易失稳,形成锚固区外松脱型冒顶。（2）通过XRD、SEM和岩石铸体薄片观察,分析其矿物成分和微观结构;采用室内试验测定其单轴抗压、抗拉强度等力学参数,分析了弱胶结岩石遇水崩解和泥化特性;采用MTS816型电液岩石力学测试系统,开展了常规三轴试验,揭示了弱胶结软岩的变形破坏机理,弱胶结软岩呈现出明显的脆性破坏,岩石峰值强度、残余强度和弹性模量随围压增大而增大,泊松比随围压增大而减小规律。（3）基于常规三轴试验结果,引入了修正系数η,基于力学损伤对于弱胶结软岩微单元强度k的影响服从Weibull分布,建立了弱胶结软岩力学损伤本构模型,其关系式为:（?）通过数值计算得到了不同围压岩体试样的应力-应变曲线,并与实验数据进行对比分析,验证了本文提出的损伤本构模型的准确性;讨论了本构模型中的参数取值范围与应力-应变曲线的关系。（4）建立了复合顶板受力变形的力学模型,分析了离层失稳原因;构建了巷道复合顶板裂隙发育的力学模型,推导出裂隙发育的起裂角和临界应力;引入扩展应变能密度因子,建立其裂纹开裂角θ 0裂隙失稳判据;明确了顶板冒落失稳机制:巷道顶角处发生剪切破坏而形成裂隙,该裂隙带沿裂隙扩展角至易离层的软弱层理面,并与之相互贯通,发生冒顶。（5）建立了数值计算模型,探究了弱胶结层理、不同断面形式等单因素影响下巷道围岩塑性区、应力场、位移场演变特征,揭示了弱胶结软岩巷道围岩变形破坏规律,围岩稳定性动态响应特征,为合理支护技术提供重要的理论依据。（6）利用两向四面加载装置试验系统,通过持续增载（开挖扰动和采动影响）作用,对常规支护和优化支护两种支护条件下进行模拟分析,研究了各个阶段内的巷道表面位移、应力变化规律和离层裂隙演化特征,获得了支护形式变化对巷道周边围岩变形破坏演化的影响规律。（7）基于现场调研巷道冒顶失稳原因,结合数值模拟和物理模拟研究成果,提出了弱胶结巷道控制对策为:高强度高预紧力“倒梯形”锚网索梁支护结构+直墙切拱形为巷道断面+全断面喷浆耦合支护形式,并通过理论计算确定锚杆、锚索长度和支护密度,确定其支护参数。将确定的巷道支护方案进行现场实践,监测表明,巷道没有发生明显变形,无冒顶现象,较好地控制了巷道顶板围岩稳定性。图[109]表[14]参[161]
高敏[3]（2020）在《层状岩体破坏力学特性与本构模型研究》文中认为层状岩体广泛存在于自然界中,常见于隧道、地下结构、石油勘探与开发、非常规油气开采和水利水电等大型工程中。与一般岩体不同,层状岩体力学性质受层理和岩石材料力学性质及层理面方向影响较大,变形和强度具有明显的各向异性特征,其破坏机理也更为复杂。正确认识层状岩体基本力学性质对岩体工程的稳定性分析与安全性评价具有重要意义。为此,本文采用室内试验、数值模拟与理论分析相结合的方法,深入研究层状岩体变形、强度和破坏模式的各向异性特征。通过分析层状岩体各向异性抗压（剪）和抗拉强度特征,建立改进的Jaeger强度准则和改进的单一弱面拉伸强度准则,同时对单轴压缩下层状岩体能量演化特征分析,提出了基于能量耗散的破坏准则。分析三轴条件下和直接剪切条件下层状岩体抗剪强度参数的变化规律,建立抗剪强度参数与层理面倾角之间的函数关系。最后,基于Drucker-Prager准则,提出了层状岩体各向异性弹塑性本构模型,该模型综合考虑了层状岩体变形和强度的各向异性特征,通过有限元程序对该模型进行了数值实现。本文完成了以下主要问题的研究与分析:（1）开展不同层理倾角页岩试样单轴压缩室内试验,讨论层状页岩试样波速、变形、强度和破坏模式的各向异性特征,以及端部效应对层状岩体力学性质的影响,并采用RFPA3D对层状页岩试样进行数值试验研究,探讨围压对变形、强度和破坏模式的影响。随着围压的增加,压缩强度逐渐增加,试样逐渐以剪切破坏为主。在单轴压缩应力应变曲线的基础上,分析了页岩试样渐进破坏过程。总结了层状岩体的几种强度破坏准则,通过引入各向异性参数,对Jaeger强度准则进行了修正,提出了改进的Jaeger强度准则,该准则通过引入各向异性参数Rcθ,更能准确反映层状岩体在三轴条件下的破坏模式与强度特征。（2）开展不同层理倾角页岩试样巴西劈裂力学试验,讨论层状页岩巴西劈裂破坏模式和间接抗拉强度的各向异性特征,并采用RFPA2D对层状页岩试样进行直接拉伸和巴西劈裂数值试验研究,对比分析二者破坏模式和破坏机理的差异。巴西劈裂破坏模式主要分为沿圆盘中心的纵向劈裂拉伸破坏,拉伸-剪切复合破坏和剪切破坏;直接拉伸破坏模式主要分为沿层理面产生的拉裂破坏,锯齿状渐渐破坏模式和岩石材料的拉裂破坏。在单一弱面拉伸强度准则（SPW）的基础上,提出了改进的单一弱面拉伸强度准则（MSPW）,在该准则的基础上实现了层状岩体抗拉强度的确定,解决了巴西劈裂试验确定层状岩体抗拉强度不准确的问题。（3）对不同层理面倾角的页岩试样进行直接剪切数值试验研究,讨论直接剪切试验下,层状页岩破坏模式和抗剪强度的各向异性,根据摩尔库伦准则求解得到直剪条件下层状岩体试样的粘聚力和内摩擦角。同时,根据理论分析得到三轴条件下层状岩体试样粘聚力和内摩擦角变化规律。研究发现,直接剪切条件下,层状岩体试样粘聚力c随层理面倾角的增加呈逐渐增加的规律,试样内摩擦角φ随层理面倾角的增加呈先减小后增加再减小的趋势;三轴压缩条件下,层状岩体试样粘聚力c随层理面倾角的增加呈现出先减小后增加的变化规律,其变化曲线表现为典型的‘U’型曲线,试样内摩擦角φ随层理面倾角的增加呈逐渐增加的规律。根据层状岩体粘聚力和内摩擦角随层理面倾角的变化规律,建立了抗剪强度参数随层理面倾角变化的各向异性经验公式。（4）根据页岩试样单轴压缩试验结果和能量计算原理,分析层状页岩试样单轴压缩下总输入能量、弹性应变能和耗散能的变化规律,分析不同层理倾角试样弹性能耗比变化曲线,提出基于能量耗散的破坏准则。通过相似材料层状岩体试样单轴压缩室内试验,对该准则进行了验证。（5）基于层状岩体试样单轴压缩、巴西劈裂和直接剪切试验与数值模拟研究结果,提出层状岩体各向异性弹塑性本构模型,编写UMAT本构程序,通过ABAQUS软件进行数值实现和验证。该本构模型包含层状岩体各向异性本构矩阵,能够考虑抗拉强度与抗剪强度的各向异性特征,能较好的模拟层状岩体变形和强度的各向异性行为。
王超[4]（2020）在《岩石破坏过程电导率响应特征及损伤演化规律研究》文中指出随着我国经济建设持续发展,在工程建设过程中常常会面临许多地质岩土类的问题。另一方面,我国西南地区地震频发,由地震荷载引发的岩体损伤失稳滑坡等次生灾害的破坏性较为严重。目前,经典的岩石损伤理论在定义和量化具有塑性变形特征的岩石损伤过程时,会极大的简化和掩盖岩石破坏过程中的真实损伤,难以描述岩石破坏过程的细节问题,造成一定程度的误差。本文为研究岩石在单轴荷载作用下的损伤演化过程及其在破坏过程中电导率响应特征,研制了改良导电性能的岩石相似材料对其进行单轴压缩试验及电导率测试,对单轴载荷作用下岩石破坏过程中的电导率响应特征和强度变化规律进行分析研究,建立了基于电导率的岩石损伤理论,基于该理论对层状岩石进行有限元建模分析研究。主要研究结论如下:（1）以石灰岩为模拟对象研制的改良导电性能的岩石相似材料,与石灰岩有相似的结构特征和破坏特征。通过在相似材料里加入石墨粉,可以明显的改善材料导电性能和电导率测试的敏感度,提高测试精度,同时含石墨粉的试样经归一化后的电导率比与无石墨粉试样的电导率比一致。（2）在恒温干燥的情况下,岩石试样电导率的变化与其破坏时裂隙的萌生、发展、贯通以及几何形状的变化紧密相关。在单轴荷载作用下,岩石试样的电导率先随着荷载增大岩石压密而呈上升趋势,在新的裂隙萌生和扩展后电导率呈下降趋势,电导率-应变曲线较应力-应变曲线先出现峰值。（3）在有效应力原理和电导率理论的基础上,推导了基于电导率的损伤演化方程,该方程可以较好地反应岩石电导率与强度变化之间的响应关系。对比分析其他试样的试验数据及文献试验数据,进一步验证了本文提出的理论是合理的。（4）利用本文提出的理论建立了层状岩石的有限元模型,分析了加载过程中层状岩石模型损伤区域发展规律,进一步说明了层状岩石强度变化的电导率响应机理,将有限元分析结果与理论结果和试验结果对比分析,验证了本文提出的理论适用于分析层状岩石的损伤破坏。
张会仙[5]（2020）在《反倾层状岩体弯曲破坏判据及数值实现》文中研究说明层状岩体是人类进行工程活动涉及最多的地质体,由于其抗压性能强常被用作工程材料和各类工程建设的基础,但同时本身具有非均质性、不连续性、不均匀性和各向异性等特征,抗拉性能弱,易发生弯拉破坏,如基坑底部隆起、隧道边墙及顶板弯折、采空区顶板弯曲变形以及陡倾层状斜坡的变形破坏等,给人类工程建设带来了严重的危害。现有研究表明,层状岩体变形破坏特性及力学性能与其自身的特殊性有着密切关系,变形破坏过程中逐渐产生损伤,通常表现为岩体力学性能的不断劣化。常规岩体设计往往将岩体弯曲破坏假定为纯拉破坏,同时将其假定为力学参数恒定不变的均质岩体,导致设计结果易出现偏差。因此,认识层状岩体弯曲变形破坏特性及力学性能劣化特征至关重要。为进一步认识层状岩体弯曲变形过程及力学性能劣化特征,本文通过室内常规岩体力学及三点弯曲试验,基于现有理论建立三点弯曲作用下灰岩的损伤本构方程,构建弯曲破坏模式下的破坏判据,借助FLAC3D内置的FISH语言实现弯曲变形数值试验,并与室内试验进行对比,验证所得损伤本构模型的合理性及弯曲破坏判据的适用性,并将其应用于采空区斜坡崩塌工程实例中。其具体研究内容如下:（1）对层理灰岩进行常规岩体力学试验,获取其基本力学强度参数,分析不同试验对应的应力-应变曲线及层状灰岩试件在不同受力状态下相对应的变形特性。（2）通过高径比相同、尺寸不同的三组层理灰岩试件三点弯曲及声发射试验,分析其荷载-位移曲线、应力-应变曲线及应力-累计振铃数-时间曲线,认为试件在三点弯曲条件下的变形破坏是一个局部到整体、先受压后受拉的受力过程,不同弯曲变形破坏阶段对应的声发射现象不同。（3）建立岩梁弯曲拉裂破坏判据并对其进行数值模拟。利用简支梁材料力学弯曲理论,结合试验结果,通过岩石微元体假说与Weibull分布函数对损伤变量D进行修正,基于Lemaitre应变等效原理与连续损伤理论建立三点弯曲作用下灰岩的损伤本构模型。根据采空区斜坡反倾岩体变形破坏特征,构建弯曲破坏模式下的破坏判据,借助FLAC3D内置的FISH语言编写弯曲变形破坏过程中岩体参数劣化和弯曲内力计算的代码,从而实现弯曲变形数值试验,并与室内试验进行对比验证。（4）根据采空区顶板变形特点及约束条件,作出基本假定及适当简化,总结出两种约束条件下的反倾结构力学模型,建立采空区层状岩体弯曲破坏力学判据。采用控制变量方法,探讨了弯曲拉应力与岩梁长度及层厚的关系。（5）以贵州纳雍左家营崩塌为工程依托,建立采空区斜坡崩塌数值分析模型,分别基于常规摩尔-库伦模型和弯曲损伤本构模型对采空区顶板层状岩体变形进行模拟,从应力、位移及破坏区等方面对两种计算结果进行对比;并结合结构力学计算结果对比1号采空区顶部弯曲应力值,进一步论证所得损伤本构模型及弯曲拉裂破坏判据的合理性。层状岩体的力学性能及变形破坏特征与其自身特殊性密切相关,贵州大部分崩塌地质灾害发生区域均存在层状岩体,且多为层状灰岩,由于层状灰岩破坏为脆性破坏,导致崩塌具有突发性、难以防治等特点。论文构建了三点弯曲作用下灰岩的损伤本构方程和弯曲破坏模式下的破坏判据,并对其进行数值模拟,对于正确认识层状岩体的变形特性具有重要作用,可为采空区等类似工程的岩体稳定性计算提供有益参考。
杜彬[6]（2019）在《酸性环境干湿循环作用下红砂岩动态力学特性研究》文中研究表明在库区高陡边坡、堤坝、地下工程围岩等岩石工程领域,受地下水位升降、降雨、库区水位波动等因素的影响,部分岩土体长期处于干湿循环交替的环境中。与常规静载条件相比,在机械采掘、爆破、岩爆和地震等动荷载的扰动下,处于高应变率和干湿循环耦合作用下的岩石力学特性及损伤破裂机理具有本质的区别。针对上述工程实际需要,以红砂岩为研究对象,本文综合运用试验研究、理论分析等方法,借助SEM扫描电镜等分析手段,对酸性环境干湿循环作用下红砂岩的动力学特性及损伤破裂机理进行了系统的研究,主要工作及研究内容如下:（1）对酸性环境干湿循环作用下红砂岩的密度、纵向波速、吸水率、单轴抗压强度、抗拉强度等物理力学参数进行了测试,分析了上述物理力学参数随干湿循环次数和pH的演化规律,并通过扫描电镜对试样的外观形貌进行了观测,对比分析了中性溶液及酸性环境干湿循环作用下红砂岩的损伤劣化机理。（2）借助霍普金森压杆（SHPB）试验系统,开展了酸性环境干湿循环作用下红砂岩试样的动态压缩试验,得到了应力-应变曲线、弹性模量、峰值应力、能量耗散、宏观破坏特征、分形维数等随应变率、干湿循环次数及pH的演化规律,并根据线性拟合方程的斜率大小探讨了抗压强度、弹性模量、能耗密度对各影响因素敏感性的变化规律。（3）采用巴西圆盘加载方法对酸性环境干湿循环后红砂岩的动态拉伸特性进行了研究,得到了红砂岩动态抗拉强度、能量耗散、宏观破坏特征和碎块平均尺寸随加载速率、干湿循环次数及pH的变化规律,分析了动态抗拉强度及能耗密度对各影响因素敏感性的强弱。（4）在损伤变量中考虑应变率（加载速率）的影响,建立了干湿循环后红砂岩动态抗压强度及抗拉强度衰减函数模型,为长期干湿循环作用下岩石动态强度的预测提供了参考。（5）采用直切槽半圆弯拉法（NSCB）对酸性环境干湿循环作用下红砂岩试样进行动态断裂韧性测试,得到了加载速率、干湿循环次数及pH对动态断裂韧度的影响规律,建立了红砂岩动态断裂韧度随加载速率变化的分阶段表达式,探讨了断裂能对各影响因素敏感性的变化规律。（6）基于动态压缩试验后碎块断口形貌特征的扫描电镜试验,分析了断口形貌特征及损伤断裂模式随应变率、干湿循环次数和pH的变化规律,揭示了酸性环境干湿循环作用下红砂岩宏观损伤破裂的微细观机制。（7）以岩石损伤断裂理论为基础,结合酸性环境干湿循环作用下红砂岩动态压缩试验结果,基于Weibull分布的统计损伤模型,建立了同时考虑应变率和干湿循环效应的红砂岩损伤演化方程及本构方程,最后将试验曲线与理论曲线进行了对比,验证了方程的可靠性。研究成果可为复杂环境因素下岩石动力学响应和相关工程设计提供参考。该论文有图128幅,表27个,参考文献192篇。
欧雪峰,张学民,张聪,冯涵,周贤舜,赵虹[7]（2019）在《冲击加载下板岩压缩破坏层理效应及损伤本构模型研究》文中研究指明为探究动态加载条件下层状板岩的各向异性行为,采用分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar,SHPB）获得江西层状板岩在高应变率下5组层理面倾角（θ=0°,30°,45°,60°和90°）临界破坏状态力学特征及破坏机制,进而利用元件组合模型理论,建立考虑宏观层理影响的层状岩体动态损伤本构模型。试验及理论分析结果表明:各层理角度试样应力–应变曲线峰值大小不同,但总体变化规律相近,均包含加载前期的弹性压缩阶段,中期的塑形阶段和塑性加强阶段,以及达到峰值后的峰后曲线;临界破坏状态下层理面在试样的破坏中起到重要作用,除θ=0°为穿越层理面的劈裂破坏外,其余层理倾角的破坏模式主要包括:偏向层理面方向的剪切破坏、沿层理面的滑移破坏和沿层理面的劈裂破坏。新建立的层状岩体动态损伤本构模型,综合考虑岩体自身微观损伤和宏观层理面损伤叠加影响,该模型不仅能较好地描述冲击条件下层状岩体应力–应变曲线变化规律,且峰值强度吻合较好,有助于更为准确地描述层状板岩在高应变率下变形破坏行为。
陈子全[8]（2019）在《高地应力层状软岩隧道围岩变形机理与支护结构体系力学行为研究》文中研究指明受困于我国中西部地区艰险复杂的地质构造环境、水文地质条件与地层岩性条件等因素,未来十年内,一大批具有“超大埋深、高地应力、高次生地质灾害风险、高压富水”特性的深埋特长层状软岩隧道群将从我国第二地貌阶梯（地面高程1000～2000 m）向第一地貌阶梯（地面高程3000～5600 m）修建。复杂地质环境下大埋深层状软岩隧道的围岩稳定性与支护结构安全性问题将会愈发突出,高地应力作用下层状软弱围岩的变形破坏机理、稳定性控制理论技术与相应对策、支护结构体系的承载机理及其在施工期与长期服役状态下的受力特征与力学行为演化规律亟待进行深入研究。论文在国家重点研发计划项目“区域综合交通基础设施安全保障技术”等国家重大研究项目资助下,选取我国中西部地区多座典型的大埋深层状软弱围岩特长隧道为研究对象,采用资料调研、理论分析、现场测试、室内试验、数值模拟等多种手段,对高地应力层状软岩隧道的围岩变形破坏机理、支护结构在施工期与服役状态下的安全性能演化规律进行了深入研究,论文主要工作和研究成果如下:1、系统开展了不同围压与不同含水状态下碳质千枚岩、砂岩与泥岩、碳质板岩的单轴压缩与常规三轴压缩试验,对其力学性质及其破坏机制、遇水软化特性进行了深入分析。揭示了层理构造、高围压、含水状态对软岩力学特性及其损伤演化过程的影响;并基于岩石释能与储能理论,研究了不同性质软岩的能量损伤演化过程,提出了软岩进入能量硬化与能量软化阶段的应力阈值点,并建立了一种新的岩石能量脆性评价指标。2、揭示了高地应力层状软岩隧道的非对称围岩变形破坏规律,通过93个典型高地应力深埋层状软岩隧道的变形资料,探讨了隧道最大变形量与地应力、岩体强度、埋深之间的关系。基于此,提出了一种适用于高地应力层状软岩隧道的大变形预测分级指标。3、依托于四川藏区高速公路,选取典型的穿越断层破碎带隧道、软弱围岩隧道、浅埋偏压隧道、高地应力硬岩隧道、高地应力软岩隧道,对其开展了支护结构受力的现场测试研究,并对测试结果进行对比性分析,揭示了不同危险源环境下隧道施工期围岩压力、钢拱架应力、二次衬砌轴力与弯矩的演化规律,探明了软弱围岩、断层破碎带、地形偏压、高地应力、层理构造等因素对隧道支护结构力学行为的影响。4、开展了高地应力层状软岩隧道的非对称大变形与非对称受力特性研究,采用离散元模拟方法,揭示了侧压力系数、层理角度、层理厚度、剪应力场对支护结构非对称力学行为的影响。提出了采用双层初期支护方法合理应对高地应力层状软岩隧道的挤压性大变形灾害,并基于流变损伤演化模型,分析了双层初期支护的承载机理。5、以汶马高速鹧鸪山隧道为依托工程,开展了围岩压力与二次衬砌力学行为的长期健康监测。同时,采用理论分析与数值模拟方法,揭示了高地应力软岩隧道在围岩流变荷载作用下的全服役周期结构安全性能演化规律。
李绍红[9]（2019）在《含预制裂隙岩石损伤本构模型研究》文中提出岩石的强度和变形问题是岩石力学学科的经典课题,也是研究的热点问题之一。该文主要关注岩石变形问题。岩石材料中充斥的裂隙对其力学性质影响较大,在建立反映岩石变形过程的数学或力学模型时,应考虑裂隙的影响。该文围绕岩石变形曲线数学模拟问题,主要开展了如下方面的研究工作:其一为完整岩石或仅含细观裂隙岩石的轴向应力-应变曲线的数学模拟;其二为含有宏、细观裂隙岩石的轴向应力-应变曲线数学模拟;其三为层状裂隙岩石应力-应变曲线的数学模拟;其四为有关岩石损伤方法的应用。该文从不同方面建立了数学力学模型,用于模拟岩石全过程变形,所取得的主要研究成果归纳如下:（1）总结了通过唯象损伤方法建立完整或仅含细观裂隙岩石损伤本构模型的一般框架;通过统计学中的生长曲线模型,建立了岩石的损伤本构模型;改进损伤演化函数,建立了充分反映岩石峰后变形阶段的唯象损伤本构模型;对岩石变形阶段中的闭合阶段展开了讨论;结合分数阶微积分理论,建立了岩石动态变形的唯象损伤模型。上述模型计算结果均与试验值较为接近。（2）从细观角度建立了仅含细观裂隙岩石的损伤本构模型。以Ashby方法为基础,通过修正宏观损伤变量和细观损伤变量度量式,得到了一个新的岩石细观损伤本构模型,模型结果和试验曲线吻合较好;结合细观断裂力学,考虑微裂隙扩展过程,建立了岩石变形的细观断裂本构模型,该模型也可较好地吻合试验曲线。（3）制备类岩石材料,开展单裂隙岩石单轴压缩试验,分析了裂隙倾角对岩石强度的影响规律。并对岩石宏观损伤变量的计算展开了一定的讨论;比较了两种不同宏、细观损伤变量耦合方式的差异;通过拟合方法和宏、细观变量耦合的方式建立了宏细观裂隙岩石的损伤本构模型,计算结果显示,通过拟合方法建立的损伤本构模型更符合实验。（4）开展了层状岩石的三轴压缩试验及含裂隙层状岩石的单轴压缩试验,简要分析了试验结果。计算了层状岩石的等效变形参数;建立了层状岩石的损伤本构模型,并根据宏、细观损伤变量耦合的观点,建立了裂隙层状岩石的损伤本构模型,这些模型的计算结果和试验符合较好;同时,还给出了真三轴工况下的岩石损伤本构模型,以及横向应力-应变曲线及体积应变曲线的模拟方法。（5）讨论了与岩石损伤有关的应用问题:应用损伤的观点模拟蠕变曲线和圆形隧洞应力计算问题。在蠕变模拟部分,发现通过损伤理论能够较好地反映蠕变的三个阶段;在圆形隧洞应力计算部分,基于损伤力学的观点,比较了多种强度准则计算所得隧洞应力以及岩爆临界荷载的差异,表明强度准则的选取对于分析隧洞应力分布具有较大的影响。
白瑶[10]（2019）在《含冰裂隙红砂岩力学特性及蠕变本构模型试验研究》文中研究表明近年来,冻结法广泛应用于西北地区矿井建设中,冻结岩体相关力学特性研究正逐渐成为一个研究热点。本文以我国西北地区石拉乌素矿立井冻结工程为背景,以井筒周围直接充水含水层（100300m）内典型红砂岩为研究对象,采用冻土三轴试验机对人造地下冰进行三轴压缩试验,运用岩石力学、经典弹性力学、弹塑性力学等理论知识,分析了不同尺寸、不同加载速率下淡水冰单、三轴压缩强度及变形破坏特性;研究了恒定加载速率下,柱状冰试样的破坏模式,对比分析了淡水柱状冰、多晶冰强度均随围压、温度变化规律,提出了适用于描述淡水冰的破坏准则与本构方程。系统总结了国内外岩石三轴试验系统研究现状,针对现有设备缺陷及论文研究特色,自主研发了一套动力扰动低温岩石三轴试验系统,该系统能够实现不同环境温度、不同扰动荷载条件下岩体的常规单轴压缩试验、三轴压缩试验、单轴加卸载流变试验、三轴加卸载流变试验。采用动力扰动低温岩石三轴试验系统对完整、含冰单裂隙、含冰断续双裂隙红砂岩（原岩）进行不同围压、不同温度条件下的三轴压缩试验,详细分析了裂隙倾角、隙宽、迹长对岩体力学特性的影响,辅以冰-岩宏、细观结构分析了冰体对冻结岩体强度、变形破坏特征的作用机理,再结合岩体三轴压缩过程中的声发射监测信息,分析了含冰裂隙岩体损伤破坏全过程与声发射特征的关系;利用冻胀测试系统对含冰单裂隙红砂岩进行冻胀力测试,初步得到了含贯通裂隙试样典型冻胀力演化过程,研究了温度、裂隙宽度、迹长、贯通率对裂隙冰体冻胀力的影响,探讨了冻胀损伤与冰岩胶结对含冰裂隙岩体的耦合作用机理,通过分析裂隙红砂岩冻胀力演化过程中的声发射能量变化特征,验证了冻胀力对贯通裂隙岩体的损伤劣化作用,且冻胀作用使得贯通裂隙端部出现明显裂纹扩展现象,岩样整体呈竖向张拉破坏。针对低温条件下冻结岩体蠕变特性的研究比较鲜见,利用动力扰动低温岩石三轴试验系统对单裂隙、层状节理面岩样进行了三轴加卸载蠕变、三轴加载蠕变扰动试验,研究了含冰单裂隙、冻结层状红砂岩三轴蠕变特性及变形破坏特征,分析了动力扰动对岩石蠕变的影响;通过引入软体元件和非线性蠕变体,提出了非线性蠕变模型,并推导了模型在一维及三维应力状态下的蠕变本构方程,利用该蠕变模型对冻结岩体三轴加载蠕变试验、三轴卸围压蠕变试验数据进行参数辨识,获得模型的参数值,验证了模型的可靠性和有效性,分析了应力水平、裂隙倾角、结构面倾角对拟合参数的影响;以冻结层状红砂岩蠕变数据为例,通过将该模型与经典西原模型和改进西原模型对比分析,结果表明,该模型在描述初始蠕变阶段和非线性蠕变阶段时优于经典西原模型和改进西原模型;讨论了分数阶微分的阶数和非线性黏滞系数对初始蠕变阶段、非线性蠕变阶段的影响,揭示了西北地区冻结岩体的长期力学性能及其非线性蠕变特性。
二、层状岩石损伤本构关系的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、层状岩石损伤本构关系的研究（论文提纲范文）
（1）静载条件下层状复合岩石力学特性及本构模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 层状复合岩石国内外研究现状 |
| 1.3 岩石本构模型国内外研究现状 |
| 1.4 主要研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 主要的研究内容 |
| 1.4.2 研究路线 |
| 第二章 层状复合岩石的单轴压缩破坏试验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 岩样的选取与加工 |
| 2.3 试验设备及目的 |
| 2.4 单轴压缩试验 |
| 2.5 三轴压缩试验 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 层状复合岩石的力学特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 岩石破坏模式及特点 |
| 3.2.1 单一岩石的破坏模式及特点 |
| 3.2.2 层状复合岩石的破坏模式及特点 |
| 3.3 界面层倾角对层状复合岩石变形特性的影响 |
| 3.4 抗压强度分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 静载条件下层状复合岩石损伤本构模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单轴压缩下层状复合岩石的损伤本构模型 |
| 4.2.1 损伤本构关系 |
| 4.2.2 岩石损伤变量 |
| 4.2.3 岩石强度准则 |
| 4.2.4 岩石微元强度概率模型 |
| 4.2.5 层状复合岩石损伤统计本构模型 |
| 4.2.6 损伤本构模型试验验证 |
| 4.3 三轴压缩条件下层状复合岩石损伤本构模型 |
| 4.3.1 损伤本构模型的推导 |
| 4.3.2 损伤本构模型的试验验证 |
| 4.4 模型参数分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 主要结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（2）侏罗系弱胶结软岩巷道变形失稳机制及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 弱胶结软岩物理力学性质研究现状 |
| 1.2.2 弱胶结软岩巷道变形失稳机制研究 |
| 1.2.3 弱胶结软岩巷道支护理论与控制技术研究 |
| 1.3 研究现状评述及存在的问题 |
| 1.4 研究内容、方法与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法和技术路线 |
| 2 弱胶结软岩物理力学特性与巷道宏观失稳特征研究 |
| 2.1 工程概况 |
| 2.2 岩体基本物理力学特性分析 |
| 2.2.1 试件选取和加工 |
| 2.2.2 岩石物理特性分析 |
| 2.2.3 岩石力学特性分析 |
| 2.3 巷道宏观失稳特征分析 |
| 2.3.1 顶板围岩离层特征 |
| 2.3.2 冒落区宏观失稳特征 |
| 2.3.3 巷道围岩宏观失稳原因分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 弱胶结软岩本构模型与参数辨识研究 |
| 3.1 损伤力学理论基础 |
| 3.1.1 岩石损伤变量理论基础 |
| 3.1.2 岩石屈服准则 |
| 3.1.3 岩石损伤脆塑性损伤模型 |
| 3.2 弱胶结软岩本构模型建立 |
| 3.2.1 岩石损伤本构模型的建立 |
| 3.2.2 岩石损伤本构模型的参数确定 |
| 3.3 弱胶结软岩本构模型参数辨识及验证 |
| 3.3.1 岩石参数取值 |
| 3.3.2 Hoek-Brown参数辨识及对模型的影响 |
| 3.3.3 Weibull参数辨识及对模型的影响 |
| 3.3.4 残余强度对模型的影响 |
| 3.3.5 模型的验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 弱胶结软岩巷道变形失稳机制力学分析 |
| 4.1 巷道顶板离层机理分析 |
| 4.1.1 巷道顶板岩梁内力分析 |
| 4.1.2 巷道顶板离层失稳原因 |
| 4.2 巷道顶板冒落力学分析 |
| 4.2.1 裂隙尖端应力场分析 |
| 4.2.2 复合断裂准则 |
| 4.2.3 巷道顶板裂隙扩展参数分析 |
| 4.2.4 巷道顶板失稳机制分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 弱胶结软岩巷道围岩变形演化规律数值模拟分析 |
| 5.1 层理结构面对煤巷围岩稳定性影响 |
| 5.1.1 层理结构面对围岩应力场演化规律 |
| 5.1.2 层理结构面对围岩塑性区演化规律 |
| 5.1.3 层理结构面对围岩位移场演化规律 |
| 5.2 侧压力系数对巷道围岩稳定性影响 |
| 5.2.1 侧压力系数对围岩应力场演化规律 |
| 5.2.2 侧压力系数对围岩塑性区演化规律 |
| 5.2.3 侧压力系数对围岩位移场演化规律 |
| 5.3 断面形式对煤巷围岩稳定性影响 |
| 5.3.1 断面形式对围岩应力场演化规律 |
| 5.3.2 断面形式对围岩塑性区演化规律 |
| 5.3.3 断面形式对围岩位移场演化规律 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 弱胶结软岩巷道变形失稳物理模拟 |
| 6.1 试验模型设计 |
| 6.1.1 试验目的 |
| 6.1.2 试验过程 |
| 6.2 试验结果对比分析 |
| 6.2.1 常规支护方案分析 |
| 6.2.2 第二种支护方案分析 |
| 6.2.3 对比分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 弱胶结软岩巷道围岩控制及工程应用 |
| 7.1 巷道围岩控制技术研究 |
| 7.1.1 试验巷道工程概况 |
| 7.1.2 巷道围岩支护方案 |
| 7.2 试验巷道支护效果评价 |
| 7.2.1 矿压监测方案 |
| 7.2.2 支护方案评价 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
（3）层状岩体破坏力学特性与本构模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 层状岩体压缩力学性质研究现状 |
| 1.2.2 层状岩体拉伸力学性质研究现状 |
| 1.2.3 层状岩体能量与损伤演化规律研究现状 |
| 1.2.4 层状岩体强度准则与本构模型研究现状 |
| 1.3 本文主要研究思路与内容 |
| 2 层状岩体单轴压缩试验与强度准则研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 层状岩体试样单轴压缩试验研究 |
| 2.2.1 层状页岩试样与试验设备 |
| 2.2.2 层状岩体试样波速各向异性分析 |
| 2.2.3 层状岩体试样强度及应力应变曲线分析 |
| 2.2.4 层状岩体试样破坏模式与破坏过程分析 |
| 2.2.5 横观各向同性弹性本构及参数确定 |
| 2.3 层状岩体试样单轴和三轴压缩数值试验研究 |
| 2.3.1 数值软件、模型及参数 |
| 2.3.2 应力应变曲线分析 |
| 2.3.3 强度与变形特征分析 |
| 2.3.4 破坏模式分析 |
| 2.4 层状岩体试样端部效应研究 |
| 2.4.1 岩石试样端部效应分析 |
| 2.4.2 层状岩体试样端部效应分析 |
| 2.5 层状岩体试样压缩强度破坏准则研究 |
| 2.5.1 层状岩体各向异性强度破坏准则 |
| 2.5.2 改进的层状岩体Jaeger强度破坏准则 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 层状岩体抗剪强度参数各向异性及破坏准则研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 直剪条件下层状岩体抗剪强度参数研究 |
| 3.2.1 数值模型、参数及理论基础 |
| 3.2.2 直接剪切破坏模式与机理分析 |
| 3.2.3 剪切应力与切向位移之间的关系 |
| 3.2.4 抗剪强度及参数各向异性分析 |
| 3.2.5 各向异性剪切强度理论分析 |
| 3.3 三轴压缩条件下层状岩体抗剪强度参数分析 |
| 3.3.1 层状岩体试样三轴压缩理论分析模型 |
| 3.3.2 层状岩体抗剪强度参数理论解析 |
| 3.3.3 理论预测与数值、室内试验结果对比 |
| 3.4 各向异性抗剪强度参数表达式 |
| 3.4.1 典型的层状岩体抗剪强度参数经验表达式 |
| 3.4.2 各向异性抗剪强度参数经验公式 |
| 3.4.3 修正的各向异性Mohr-Coulomb破坏准则 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 层状岩体拉伸试验与破坏准则研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 层状岩体试样间接拉伸试验研究 |
| 4.2.1 试验设备及试样 |
| 4.2.2 试样破坏模式分析 |
| 4.2.3 试样抗拉强度分析 |
| 4.3 层状岩体试样间接拉伸数值试验研究 |
| 4.3.1 数值模型及参数 |
| 4.3.2 数值试验结果分析 |
| 4.3.3 讨论 |
| 4.4 层状岩体试样直接拉伸数值试验研究 |
| 4.4.1 数值模型及参数 |
| 4.4.2 数值试验结果分析 |
| 4.4.3 直接拉伸破坏模式与机理分析 |
| 4.5 层状岩体试样拉伸准则破坏准则研究 |
| 4.5.1 层状岩体拉伸破坏准则介绍 |
| 4.5.2 改进的单一弱面拉伸强度准则(MSPW准则) |
| 4.5.3 MSPW准则的验证 |
| 4.5.4 层状岩体抗拉强度确定方法 |
| 4.5.5 MSPW准则的应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 层状岩体能量及损伤演化规律研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 层状页岩试样能量演化分析 |
| 5.2.1 能量计算原理 |
| 5.2.2 层状岩体试样能量演化规律分析 |
| 5.2.3 层理面倾角对能量指标的影响 |
| 5.2.4 基于能量耗散的破坏准则研究 |
| 5.3 层状岩体能量耗散破坏准则模型试验验证 |
| 5.3.1 层状岩体单轴压缩试验及结果 |
| 5.3.2 层状岩体能量耗散破坏准则验证 |
| 5.4 层状岩体试样损伤演化规律研究 |
| 5.4.1 损伤变量的定义 |
| 5.4.2 层状岩体试样损伤演化方程 |
| 5.4.3 层状岩体试样弹性损伤本构模型 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 层状岩体各向异性弹塑性本构模型研究及工程应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 层状岩体各向异性弹塑性本构模型 |
| 6.2.1 改进的层状岩体Drucker-Prager屈服准则 |
| 6.2.2 最大拉应力屈服准则 |
| 6.2.3 各向异性弹塑性本构模型的建立 |
| 6.3 本构模型的二次开发与程序实现 |
| 6.3.1 用户材料子程序UMAT二次开发简介 |
| 6.3.2 屈服函数的调用与求导 |
| 6.3.3 弹塑性状态的判断与应力更新算法 |
| 6.3.4 程序的实现与模型参数的确定 |
| 6.3.5 本构模型的验证 |
| 6.4 工程应用 |
| 6.4.1 工程概况与地质条件 |
| 6.4.2 断面地质资料与数值模型 |
| 6.4.3 计算结果与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）岩石破坏过程电导率响应特征及损伤演化规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 岩石电导率的测试方法 |
| 1.2.1 岩石电导率的室内测试方法 |
| 1.2.2 岩石电导率的室外测试方法 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 岩石受载过程电导率响应特征的研究现状 |
| 1.3.2 岩石损伤的研究现状 |
| 1.3.3 层状岩石损伤的研究现状 |
| 1.4 研究目的、内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 第2章 单轴压缩及电导率响应试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相似材料理论概述 |
| 2.3 岩石相似材料配比及制作 |
| 2.3.1 材料选择及配比 |
| 2.3.2 相似材料的制作 |
| 2.4 相似材料的单轴压缩试验及电导率测试试验 |
| 2.4.1 试验设备 |
| 2.4.2 试验方法 |
| 2.4.3 试验过程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 岩石破坏过程电导率响应特征分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验结果分析 |
| 3.2.1 改良导电性能相似材料合理性验证 |
| 3.2.2 单层试样试验结果分析 |
| 3.2.3 层状岩石试验结果分析 |
| 3.3 岩石破坏过程电导率响应特征及机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于电导率的岩石损伤演化分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 损伤变量定义概述 |
| 4.2.1 细观定义方法 |
| 4.2.2 宏观定义方法 |
| 4.3 基于电导率的损伤演化分析 |
| 4.3.1 基于电导率的损伤变量解析表达 |
| 4.3.2 基于电导率的岩石孔隙率解析表达 |
| 4.3.3 体积变化系数K的确定 |
| 4.3.4 基于电导率的岩石强度方程 |
| 4.3.5 损伤变量解析式的验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于电导率损伤模型的层状岩石有限元分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 有限元分析法及软件简介 |
| 5.3 模型参数选取与建立 |
| 5.3.1 模型材料属性 |
| 5.3.2 有限元模型的建立 |
| 5.4 层状岩石的有限元分析 |
| 5.4.1 有限元计算结果分析 |
| 5.4.2 层状岩石模型电导率响应机理分析 |
| 5.4.3 三种分析结果对比 |
| 5.5 本章小节 |
| 结论 |
| 主要结论 |
| 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（5）反倾层状岩体弯曲破坏判据及数值实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 弯曲试验研究现状 |
| 1.2.2 弯曲破坏模式研究现状 |
| 1.2.3 弯曲破坏理论研究现状 |
| 1.2.4 数值实现研究现状 |
| 1.3 需进一步研究的问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 层状岩体基本力学参数试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单轴压缩试验 |
| 2.2.1 试验方法 |
| 2.2.2 试验结果分析 |
| 2.3 抗拉强度试验 |
| 2.3.1 试验方法 |
| 2.3.2 试验结果分析 |
| 2.4 抗剪强度试验 |
| 2.4.1 试验方法 |
| 2.4.2 试验结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 三点弯曲试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三点弯曲试验设计 |
| 3.2.1 试验系统与设备 |
| 3.2.2 试件制备 |
| 3.2.3 试件步骤 |
| 3.3 试验结果分析 |
| 3.3.1 荷载-位移曲线 |
| 3.3.2 水平方向拉应力-应变曲线 |
| 3.3.3 弯矩与试件厚度关系 |
| 3.3.4 应力-累计振铃数-时间曲线 |
| 3.3.5 弯曲破坏裂纹扩展方式 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 弯曲损伤拉裂判据研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 弯曲损伤模型建立 |
| 4.2.1 弯曲损伤模型基本假定 |
| 4.2.2 弯曲受拉区域损伤本构方程 |
| 4.2.3 弯曲受压区域本构方程 |
| 4.3 弯曲破坏判据 |
| 4.3.1 判据表达式 |
| 4.3.2 屈服后应力修正 |
| 4.4 弯曲变形数值试验 |
| 4.4.1 模型建立 |
| 4.4.2 参数损伤劣化实现 |
| 4.4.3 弯曲内力计算 |
| 4.4.4 结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 反倾层状岩体弯曲变形结构力学模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 反倾层状岩体悬臂梁概念模型 |
| 5.2.1 两种悬臂梁结构力学模型 |
| 5.2.2 采空区顶板结构力学概念模型 |
| 5.2.3 悬臂梁模型内力计算 |
| 5.2.4 基于悬臂梁模型的弯曲破坏判据 |
| 5.3 采空区层状岩体双支梁概念模型 |
| 5.3.1 双支梁结构力学概念模型 |
| 5.3.2 双支梁模型内力计算 |
| 5.3.3 基于双支梁模型的弯曲破坏判据 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 弯曲损伤拉裂判据的工程应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 工程概况 |
| 6.3 工程地质条件及采矿活动 |
| 6.3.1 工程地质条件 |
| 6.3.2 采矿活动 |
| 6.4 数值模拟计算 |
| 6.4.1 模型建立及参数选取 |
| 6.4.2 初始地应力计算 |
| 6.4.3 计算结果分析 |
| 6.5 结构力学方法与数值方法计算结果对比 |
| 6.6 左家营采空区崩塌机理浅析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 Ⅰ |
（6）酸性环境干湿循环作用下红砂岩动态力学特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容和研究方法 |
| 2 红砂岩物理力学性能劣化的试验研究 |
| 2.1 试验方案 |
| 2.2 红砂岩干湿循环物理性能试验 |
| 2.3 红砂岩干湿循环静态力学试验 |
| 2.4 红砂岩物理力学性能劣化机理分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 红砂岩动态压缩力学特性及损伤规律 |
| 3.1 试验简介 |
| 3.2 应变率对红砂岩动态力学特性的影响 |
| 3.3 高应变率下红砂岩力学特性随干湿循环次数的变化规律 |
| 3.4 高应变率下红砂岩力学特性随pH的变化规律 |
| 3.5 红砂岩动态抗压强度预测模型 |
| 3.6 酸性环境干湿循环作用下红砂岩SHPB能量耗散规律 |
| 3.7 酸性环境干湿循环作用下红砂岩冲击破碎的分形特征 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 高应变率下红砂岩抗拉性能及破坏特征 |
| 4.1 试验原理与方法 |
| 4.2 红砂岩动态抗拉强度的加载速率效应 |
| 4.3 干湿循环对红砂岩动态抗拉强度的影响 |
| 4.4 pH对红砂岩动态抗拉强度的影响 |
| 4.5 红砂岩动态抗拉强度预测模型 |
| 4.6 酸性环境干湿循环对红砂岩动态拉伸能量耗散的影响 |
| 4.7 酸性环境干湿循环对红砂岩动态拉伸破坏特征的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 红砂岩动态断裂试验及能量耗散规律 |
| 5.1 试验概况 |
| 5.2 红砂岩动态断裂韧度随加载速率的变化规律 |
| 5.3 干湿循环对红砂岩动态断裂韧度的影响 |
| 5.4 pH对红砂岩动态断裂韧度的影响 |
| 5.5 酸性环境干湿循环后红砂岩动态断裂能量耗散规律 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 红砂岩动态损伤破裂的微细观机制 |
| 6.1 试验简介 |
| 6.2 红砂岩破坏断口微观形貌特征的应变率效应 |
| 6.3 干湿循环对高应变率下红砂岩微观形貌特征的影响 |
| 6.4 溶液pH对高应变率下红砂岩微观形貌特征的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 高应变率下红砂岩损伤演化及本构方程 |
| 7.1 酸性环境干湿循环及高应变率下红砂岩损伤演化方程 |
| 7.2 酸性环境干湿循环及高应变率下红砂岩损伤本构方程 |
| 7.3 损伤变量的确定 |
| 7.4 参数敏感性分析 |
| 7.5 本构方程的验证 |
| 7.6 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要研究结论 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）高地应力层状软岩隧道围岩变形机理与支护结构体系力学行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 软岩隧道大变形机理及其预测分级 |
| 1.2.2 软岩力学特性及其损伤演化机理 |
| 1.2.3 软岩隧道支护结构力学行为及其承载机理 |
| 1.2.4 全生命周期隧道结构安全性能演化 |
| 1.3 现有研究的不足 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 依托工程 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 研究方法与技术路线 |
| 第2章 不同性质软岩力学特性及能量损伤演化机理研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 岩性对软岩力学特性及其损伤演化机理的影响 |
| 2.2.1 试样制备与试验方案 |
| 2.2.2 砂岩与泥岩力学特性对比分析 |
| 2.2.3 砂岩与泥岩遇水软化特性对比分析 |
| 2.2.4 砂岩与泥岩的单轴蠕变损伤对比分析 |
| 2.2.5 砂岩与泥岩的能量损伤演化机理分析 |
| 2.3 层理构造对软岩力学特性及其损伤演化机理的影响 |
| 2.3.1 试样制备与试验方案 |
| 2.3.2 不同层理方向下千枚岩力学特性及破坏模式分析 |
| 2.3.3 不同含水状态下千枚岩力学特性及破坏模式分析 |
| 2.3.4 基于能量机制的碳质千枚岩损伤演化过程分析 |
| 2.4 高围压对软岩力学特性及其损伤演化机理的影响 |
| 2.4.1 试样制备与试验方案 |
| 2.4.2 碳质板岩力学特性及其破裂演化过程 |
| 2.4.3 碳质板岩储能与释能的演化过程分析 |
| 2.4.4 碳质板岩损伤演化机理及其能量脆性评价 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高地应力层状软岩隧道变形特性及预测分级研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高地应力层状软岩隧道变形破坏特征分析 |
| 3.2.1 非对称变形破坏机理 |
| 3.2.2 水平层状围岩隧道变形特征 |
| 3.2.3 斜倾层状隧道变形特征 |
| 3.2.4 陡倾层状隧道变形特征 |
| 3.3 隧道变形特性与地应力的相关性分析 |
| 3.4 隧道变形特性与围岩强度的相关性分析 |
| 3.5 隧道变形特性与埋深的相关性分析 |
| 3.6 高地应力层状软岩隧道大变形预测分级 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 高地应力层状软岩隧道支护结构施工期力学行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 隧道健康监测技术与现场测试方案 |
| 4.2.1 隧道结构长期健康监测技术 |
| 4.2.2 现场测试方案与典型断面选取 |
| 4.3 软弱围岩对支护结构受力特性的影响分析 |
| 4.3.1 卓克基隧道工程地质背景 |
| 4.3.2 围岩接触压力 |
| 4.3.3 钢拱架应力分析 |
| 4.3.4 二次衬砌受力分析 |
| 4.4 地形偏压对支护结构受力特性的影响分析 |
| 4.4.1 日地隧道工程地质背景 |
| 4.4.2 围岩接触压力 |
| 4.4.3 钢拱架应力分析 |
| 4.4.4 二次衬砌受力分析 |
| 4.5 断层破碎带对支护结构受力特性的影响分析 |
| 4.5.1 紫石隧道工程地质背景 |
| 4.5.2 围岩接触压力 |
| 4.5.3 钢拱架应力分析 |
| 4.5.4 二次衬砌受力分析 |
| 4.6 高地应力对支护结构受力特性的影响分析 |
| 4.6.1 二郎山隧道工程地质背景 |
| 4.6.2 围岩接触压力 |
| 4.6.3 二次衬砌受力分析 |
| 4.7 层理构造对支护结构受力特性的影响分析 |
| 4.7.1 鹧鸪山隧道工程地质背景 |
| 4.7.2 围岩接触压力分析 |
| 4.7.3 钢拱架应力分析 |
| 4.7.4 二次衬砌受力分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 高地应力层状软岩隧道非对称挤压特性与双层初期支护承载机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高地应力层状软岩隧道非对称变形破坏机理 |
| 5.2.1 层状软岩隧道变形破坏模式及其影响因素 |
| 5.2.2 鹧鸪山隧道非对称变形破坏特征 |
| 5.3 高地应力层状软岩隧道非对称支护结构力学行为 |
| 5.3.1 离散元模拟方法与模型的建立 |
| 5.3.2 侧压力系数对力学行为的影响 |
| 5.3.3 层理角度对力学行为的影响 |
| 5.3.4 层理厚度对力学行为的影响 |
| 5.3.5 剪应力场对力学行为的影响 |
| 5.3.6 鹧鸪山隧道非对称支护结构力学行为机理分析 |
| 5.4 双层初期支护方法在高应力层状软岩隧道中的应用 |
| 5.4.1 围岩变形破坏规律及其诱发因素分析 |
| 5.4.2 单层初期支护方法的承载机理与力学行为 |
| 5.4.3 双层初期支护方法的承载机理与力学行为 |
| 5.5 基于流变损伤演化模型的双层初期支护承载机理研究 |
| 5.5.1 一种层状岩体流变损伤演化本构模型 |
| 5.5.2 基于智能算法的围岩流变参数辨识 |
| 5.5.3 考虑流变损伤的双层初期支护力学性能分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 基于围岩流变效应的隧道结构长期安全性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 鹧鸪山隧道支护结构受力现场实测结果分析 |
| 6.2.1 围岩压力实测结果分析 |
| 6.2.2 钢拱架应力实测结果分析 |
| 6.2.3 二次衬砌轴力与弯矩实测结果分析 |
| 6.2.4 二次衬砌安全系数结果分析 |
| 6.3 考虑软岩流变效应的隧道结构长期安全分析 |
| 6.3.1 流变模型与数值模型的建立 |
| 6.3.2 流变模型参数的辨识分析 |
| 6.3.3 隧道结构长期安全性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 研究成果与主要结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文及科研成果 |
| 攻读博士学位期间参加科研情况 |
（9）含预制裂隙岩石损伤本构模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩石全过程应力-应变曲线特征研究 |
| 1.2.2 裂隙对岩石力学性质影响 |
| 1.2.3 岩石损伤本构模型研究 |
| 1.3 本文主要研究内容、技术路线和创新点 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第2章 裂隙岩石唯象损伤本构模型研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 岩石损伤本构模型概述 |
| 2.3 基于生长曲线视角的岩石损伤本构模型 |
| 2.3.1 模型的建立和参数确定方法 |
| 2.3.2 算例验证 |
| 2.4 反映岩石峰后阶段变形特性的损伤本构模型 |
| 2.4.1 模型的建立和参数确定方法 |
| 2.4.2 算例验证 |
| 2.5 考虑裂隙闭合阶段的岩石损伤本构模型 |
| 2.5.1 模型的建立和参数确定方法 |
| 2.5.2 算例验证 |
| 2.6 恒应变率下的分数阶损伤本构模型 |
| 2.6.1 模型的建立和参数确定方法 |
| 2.6.2 算例验证 |
| 2.7 小结 |
| 第3章 裂隙岩体细观断裂损伤本构模型研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于Ashby方法的岩石细观损伤本构模型 |
| 3.2.1 翼裂纹I型应力强度因子 |
| 3.2.2 建立裂隙扩展长度与轴向应力的关系式 |
| 3.2.3 通过变量代换建立岩石细观损伤本构模型 |
| 3.2.4 算例验证 |
| 3.3 基于裂隙扩展过程的岩石细观断裂损伤本构模型 |
| 3.3.1 模型建立 |
| 3.3.2 算例验证 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 宏、细观裂隙岩体损伤本构模型探讨 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 预制裂隙岩石单轴压缩试验 |
| 4.2.1 试验方案 |
| 4.2.2 试验结果 |
| 4.3 耦合宏、细观损伤变量的岩石损伤本构模型 |
| 4.3.1 宏观损伤的度量 |
| 4.3.2 细观损伤的度量 |
| 4.3.3 耦合宏、细观损伤变量建立岩石本构模型 |
| 4.4 基于拟合方法的宏、细观裂隙岩石损伤本构模型 |
| 4.5 计算实例与分析 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 含裂隙化层状岩石损伤本构模型探讨 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验部分 |
| 5.2.1 层状岩石三轴压缩试验 |
| 5.2.2 裂隙化岩石单轴压缩试验 |
| 5.3 层状岩石等效力学参数 |
| 5.4 裂隙层状岩石损伤本构模型 |
| 5.4.1 层状岩石损伤本构模型 |
| 5.4.2 裂隙层状岩石损伤本构模型 |
| 5.5 算例验证 |
| 5.6 衍生的讨论 |
| 5.6.1 真三轴变形曲线数学模拟 |
| 5.6.2 侧向变形曲线和体积变形曲线模拟 |
| 5.7 小结 |
| 第6章 有关岩石损伤理论的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于生长曲线的岩石蠕变方程 |
| 6.2.1 模型建立 |
| 6.2.2 算例及分析 |
| 6.3 考虑损伤的圆形隧道应力及岩爆临界荷载计算 |
| 6.3.1 模型建立 |
| 6.3.2 算例及分析 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
| 附录A 基于应力度量的岩石损伤本构模型 |
| 附录B 不同理倾角的本构关系建立 |
| 附录C 层状岩石真三轴损伤本构模型 |
（10）含冰裂隙红砂岩力学特性及蠕变本构模型试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 选题来源 |
| 1.2 选题背景与研究意义 |
| 1.2.1 选题背景 |
| 1.2.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 淡水冰力学特性研究现状 |
| 1.3.2 岩石力学试验系统研制现状 |
| 1.3.3 负温岩土力学特性研究现状 |
| 1.3.4 裂隙岩体力学特性研究现状 |
| 1.3.5 裂隙岩体流变力学研究现状 |
| 1.4 存在问题与不足 |
| 1.5 研究内容与技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 2 淡水柱状冰力学特性试验研究 |
| 2.1 冰试样准备与试验设备 |
| 2.1.1 冰试样准备 |
| 2.1.2 试验设备 |
| 2.2 试验方案 |
| 2.3 试验结果及分析 |
| 2.3.1 典型的应力-应变曲线及破坏模式 |
| 2.3.2 强度特征分析 |
| 2.3.3 影响因素分析 |
| 2.4 破坏准则分析 |
| 2.4.1 Teardrop准则 |
| 2.4.2 D-A准则 |
| 2.4.3 破坏准则比较 |
| 2.5 柱状冰本构模型 |
| 2.5.1 经验模型 |
| 2.5.2 本构模型的构建 |
| 2.5.3 模型验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 动力扰动低温岩石三轴试验系统的研制 |
| 3.1 研制思路 |
| 3.2 动力扰动低温岩石三轴试验系统概况与主要技术参数 |
| 3.2.1 试验系统概况 |
| 3.2.2 三轴试验系统主要规格和技术参数 |
| 3.3 动力扰动低温岩石三轴试验系统组成 |
| 3.3.1 主机 |
| 3.3.2 三轴压力室 |
| 3.3.3 动力扰动系统 |
| 3.3.4 温度控制系统 |
| 3.3.5 轴向加载系统 |
| 3.3.6 围压加载系统 |
| 3.3.7 测控系统 |
| 3.3.8 声发射监测系统 |
| 3.3.9 计算机及软件系统 |
| 3.4 试验机特点 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 含冰裂隙红砂岩力学特性及损伤研究 |
| 4.1 含冰裂隙红砂岩力学特性试验研究思考 |
| 4.2 含冰单、双裂隙岩石试样准备 |
| 4.2.1 完整试样加工 |
| 4.2.2 裂隙试样加工 |
| 4.2.3 含冰裂隙试样制作 |
| 4.3 红砂岩矿物成分及细观结构分析 |
| 4.4 裂隙红砂岩冻胀力特性研究 |
| 4.4.1 饱水裂隙岩样的制作 |
| 4.4.2 冻胀力与温度监测方案 |
| 4.4.3 裂隙岩体冻胀力测试 |
| 4.4.4 冻胀力曲线演化分析 |
| 4.4.5 典型破坏模式 |
| 4.4.6 冻胀力影响因素分析 |
| 4.4.7 冻胀扩展过程声发射特征分析 |
| 4.4.8 讨论 |
| 4.5 饱冰完整红砂岩三轴力学特性研究 |
| 4.5.1 试验方案 |
| 4.5.2 完整红砂岩三轴压缩试验结果及分析 |
| 4.5.3 破坏形态分析 |
| 4.5.4 冻结完整红砂岩三轴压缩声发射特征研究 |
| 4.6 含冰单裂隙红砂岩力学特性及声发射特征研究 |
| 4.6.1 试验方案 |
| 4.6.2 单裂隙岩体三轴压缩试验结果及分析 |
| 4.6.3 破坏形态分析 |
| 4.6.4 含冰单裂隙岩体三轴压缩声发射特征研究 |
| 4.7 含冰断续双裂隙红砂岩力学特性及声发射特征研究 |
| 4.7.1 试验方案 |
| 4.7.2 断续双裂隙岩体三轴压缩试验结果及分析 |
| 4.7.3 破坏形态分析 |
| 4.7.4 含冰断续双裂隙岩体三轴压缩声发射特征研究 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 冻结红砂岩三轴蠕变特性及本构模型研究 |
| 5.1 含冰单裂隙红砂岩三轴加卸载蠕变特性试验研究 |
| 5.1.1 试验方案 |
| 5.1.2 含冰单裂隙红砂岩三轴加载蠕变试验 |
| 5.1.3 含冰单裂隙红砂岩三轴卸荷蠕变试验 |
| 5.2 含冰单裂隙红砂岩三轴加载蠕变扰动试验 |
| 5.2.1 试验方案 |
| 5.2.2 含冰单裂隙红砂岩三轴加载蠕变扰动试验曲线及破坏特征分析 |
| 5.3 冻结层状红砂岩三轴加载蠕变特性试验研究 |
| 5.3.1 试验方案 |
| 5.3.2 三轴加载蠕变曲线及破坏特征分析 |
| 5.4 冻结岩体非线性黏弹塑性流变模型及本构方程 |
| 5.4.1 一维蠕变本构模型 |
| 5.4.2 三维蠕变本构模型 |
| 5.4.3 模型参数确定及试验验证 |
| 5.4.4 模型对比及其参数敏感性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、层状岩石损伤本构关系的研究（论文参考文献）
- [1]静载条件下层状复合岩石力学特性及本构模型研究[D]. 邱传传. 华东交通大学, 2021(02)
- [2]侏罗系弱胶结软岩巷道变形失稳机制及应用研究[D]. 蔡金龙. 安徽理工大学, 2020(07)
- [3]层状岩体破坏力学特性与本构模型研究[D]. 高敏. 大连理工大学, 2020
- [4]岩石破坏过程电导率响应特征及损伤演化规律研究[D]. 王超. 成都理工大学, 2020(04)
- [5]反倾层状岩体弯曲破坏判据及数值实现[D]. 张会仙. 贵州大学, 2020(04)
- [6]酸性环境干湿循环作用下红砂岩动态力学特性研究[D]. 杜彬. 中国矿业大学, 2019(04)
- [7]冲击加载下板岩压缩破坏层理效应及损伤本构模型研究[J]. 欧雪峰,张学民,张聪,冯涵,周贤舜,赵虹. 岩石力学与工程学报, 2019(S2)
- [8]高地应力层状软岩隧道围岩变形机理与支护结构体系力学行为研究[D]. 陈子全. 西南交通大学, 2019
- [9]含预制裂隙岩石损伤本构模型研究[D]. 李绍红. 成都理工大学, 2019(02)
- [10]含冰裂隙红砂岩力学特性及蠕变本构模型试验研究[D]. 白瑶. 中国矿业大学(北京), 2019(01)