化学腐蚀作用下岩石的动态力学效应研究

摘要

随着我国深部地下工程和高速铁路的发展，深部岩体力学的研究得到越来越多的关注。多场耦合的复杂地下环境是影响深部地下工程巷道围岩稳定性的重要因素，如高温、渗流、化学腐蚀、冲击地压等均会对地下工程围岩性能及其稳定性产生较大影响，且这种影响相互耦合，互相叠加。本文基于深部地下工程的上述实际情况，开展了化学腐蚀作用下深部岩体的动力学性能研究，为深部地下工程的设计、施工及围岩支护提供参考。
　　首先，现场取岩样，并制作打磨成实验试件。岩样分别为灰质石灰岩、浅红石灰岩和粉质砂岩，通过打磨制定成20×40mm的圆柱体试件。其次，根据深部地下水的化学成份，配制不同浓度、不同PH值的化学溶液，并将上述试件置于该化学深夜中养护。为了研究化学腐蚀的时间效应和温度效应，养护时间分别为90天和150天；养护温度为常温和40℃。
　　然后在SHPB压杆上进行岩样的动态力学性能试验，并通过两波法处理实验数据，得到岩样的时间应力曲线、时间应变曲线和应力-应变曲线。通过分析不同条件下岩样的动态破坏应力-应变曲线，可以得到以下几个结论：
　　（1）浸泡溶液的酸性越大，岩石的动态抗压强度越小；
　　（2）加载应变率越大，岩石的动态抗压越大；
　　（3）化学腐蚀时间长长，温度越高，岩石破坏的动态抗压强度越低；
　　（4）损伤试件的动态抗压强度远小于无损伤试件的动态抗压强度。
　　最后，基于学者们关于岩石破坏的动态本构模型的研究成果，结合本文的实验数据，回归拟合了化学腐蚀作用下岩石动态本构方程。但因岩石破坏过程时间短、变形小、且岩样材料均匀，各组成成份分布随机性较大，导致实验结果分散性较大，回归分析的难度较大，本构模型的建立也只拟合出了弹性部分本构方程。

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主要符号说明

第一章 绪论

1 .1 引言

1 .2 相关课题的研究现状

1 .3 本文主要研究内容和研究方法

第二章 多场耦合下的岩石的力学性能

2 .1 多场耦合关系

2 .2 多场耦合下岩石的性能研究以及工程作用

第三章 SHP B简介及其工作原理

3 .1 概论

3.2 SHPB组成部件

3.3 SHPB的工作原理

3.4 运用SHPB装置出现的问题

3.5 SHPB试验时试件的长径比问题

3 .6 本章小结

第四章 化学腐蚀下岩石的动态力学性能实验

4 .1 试验设计

4.2 SHPB撞击岩石的试验过程及结果

4 .3 试验结果分析

4 .4 本章小结

第五章 化学腐蚀下岩石的动态破坏的本构模型

5.1 PH值、应变率对岩石性能的影响

5 .2 化学腐蚀作用下岩石的动态本构模型

5 .3 本章小结

第六章 结论与展望

6 .1 主要结论

6 .2 研究工作的展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢