三轴分级循环荷载作用下砂岩和花岗岩阻尼特性研究

摘要

阻尼参数是工程抗震设计中的重要指标，其准确性关乎着抗震设计的合理性，对工程安全施工和运营有着意义．本文展开了砂岩、花岗岩在三轴分级循环荷载作用下阻尼特性的研究．主要的研究结果如下: (1)基于粘滞性阻尼理论．结合岩石的塑性变形特征，建立了考虑岩石塑性应变能的阻尼参数计算公式． (2)开展变幅值分级循环三轴试验和同幅值分级循环三轴试验，分析了砂岩、花岗岩的耗散能Ud，弹性能Ue、塑性能Up能量特性，研究了砂岩和花岗岩的能量耗散机理，揭示了三种能量随着应变比、应力比、围压以及循环次数的变化规律，结果表明：砂岩和花岗岩的耗散能、弹性能，塑性能均随着应变比、应力比、围压的增大而增大；在同级循环中耗散能随着循环次数的增加先减小后稳定，弹性能基本稳定在一定范围内；在分级循环全过程中耗散能、弹性能、塑性能随着循环册数呈现增加趋势。 (3)研究了不同应力比、应变比和围压条件下砂岩、花岗岩的阻尼特性．揭示了阻尼比，阻尼系数和动弹性模量随循环次数的演化规律，结果表明：砂岩和花岗岩的阻尼比随着应力比、应变比，循环次数的增加出现先减小，后稳定，再增加的趋势．同时随着围压的增大呈现增加趋势；阻尼系数和动弹性模量随着应力比、应变比、围压、循环次数的增加呈现增加趋势． (4)分折了砂岩和花岗岩阻尼机理；砂岩是由砂质颗粒胶结而成，其阻尼来源为颗粒之间在循环荷载作用下发生摩擦变形；花岗岩是由晶粒经过复杂的物理化学作用链接在一起形成的，晶粒之间的挤压变形和化学键的断裂是其主要的阻尼来源，两者的差异性导致了砂者和花岗岩的阻尼特性不同． (5)基于熵守恒和能量守恒定律，建立了耗散能、弹性能、塑性能和阻尼比的演化模型，结果表明该模型能够很好地描述三轴循环荷载条件下砂岩和花岗岩阻尼行为和能量特征．

目录

声明

1绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3现有阻尼理论简介

1.4研究思路和内容

2试验设备和试验方案

2.1试样制备

2.2试验设备介绍

2.3试验方案介绍

3岩石阻尼参数及动弹性模量计算方法

3.1传统阻尼参数及动弹性模量计算理论介绍

3.2阻尼参数及动弹性模量计算方法修正原因

3.3阻尼参数及动弹性模量计算方法修正推导

3.4本章小结

4分级循环荷载作用下砂岩、花岗岩能量变化规律研究

4.1不同应变幅值分级循环荷载对能量变化的影响规律研究

4.1.1不同应变幅值分级循环荷载作用下耗散能变化规律研究

4.1.2不同应变幅值分级循环荷载作用下弹性能变化规律研究

4.1.3不同应变幅值分级循环荷载作用下塑性能变化规律研究

4.2相同应变幅值分级循环荷载对能量变化的影响规律研究

4.2.1相同应变幅值分级循环加载下耗散能变化规律研究

4.2.2相同应变幅值分级循环加载下弹性能变化规律研究

4.2.3相同应变幅值分级循环加载下塑性能变化规律研究

4.3不同围压下循环荷载对能量变化的影响规律研究

4.3.1不同围压下耗散能变化规律研究

4.3.2不同围压下弹性能变化规律研究

4.3.3不同围压下塑性能变化规律研究

4.4循环次数对能量变化的影响规律影响研究

4.4.1循环加卸载作用下耗散能随循环次数变化规律研究

4.4.2循环加卸载作用下弹性能随循环次数变化规律研究

4.4.3循环加卸载全过程循环次数与能量变化规律

4.5本章小结

5分级循环加载下砂岩、花岗岩阻尼参数与动弹性模量变化规律研究

5.1分级循环荷载下阻尼比的变化规律研究

5.1.1不同应变幅值分级循环加载下阻尼比变化规律研究

5.1.2同幅值分级循环加载下阻尼比变化规律研究

5.1.3不同围压下阻尼比变化规律研究

5.1.4循环加卸载次数对阻尼比影响规律研究

5.2分级循环荷载作用下阻尼系数变化规律研究

5.2.1不同应变幅值分级循环加载下阻尼系数变化规律研究

5.2.2同应变幅值分级循环加载下阻尼系数变化规律研究

5.2.3不同围压循环加载下阻尼系数变化规律研究

5.2.4循环次数对阻尼系数的影响规律研究

5.3分级循环荷载作用下动弹性模量变化规律研究

5.3.1不同应变幅值分级循环加载下动弹性模量变化规律研究

5.3.2同应变幅值分级循环加载下动弹性模量变化规律研究

5.3.3不同围压循环加载下动弹性模量变化规律研究

5.3.4循环次数对动弹性模量的影响规律研究

5.4 本章小结

6能量、阻尼比演化模型

6.1能量演化模型

6.2阻尼比演化模型

6.3本章小结

7结论和展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献