岩体结构面强度分析及其蠕变特性的试验研究

摘要

岩体结构面的蠕变特性研究对解决岩石力学实际问题具有很重要的意义.结构面的蠕变力学形态往往控制着岩体的时效变形和长期强度,研究结构面的时效变形特性是岩石流变学的一项重要内容.该文根据蠕变试验成果,从工程应用出发,根据实际的观测结果提出试验成果的数学表达式即经验的蠕变方程γ(t)=A+Blnt+Ct,并对蠕变方程的各个系数,发展规律等进行了讨论;分析了蠕变试验过程中,模型试件的破坏模式以及关于硬性结构面的长期强度的确定.在模型试验的基础上采用三维有限元程序对具有锯齿状结构面的水泥砂浆块体在荷载作用下的工作性状进行了模拟分析.材料采用弹性,弹塑性本构模型,三维实体单元,在锯齿状接触面,利用ANSYS处理技术设置接触面单元对.通过有限元分析,探讨了规则齿状结构面的应力分布规律.利用ANSYS计算结果,通过最大正应力理论对结构面的破坏进行判别,从而验证在剪切试验中,齿面以拉断形式破坏.

目录

文摘

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第一章序论

§1.1概述

§1.2流变基本理论及研究现状

§1.2.1岩石流变的基本理论

§1.2.2岩石流变的研究现状

§1.3岩体流变的数值方法及研究现状

§1.5主要研究工作

主要参考文献

第二章室内蠕变试验

§2.1室内蠕变试验的发展现状

§2.2试验背景及试样的制作

§2.3试验方法及加载方式

§2.4试验资料的整理及试验成果

§2.4.1试验成果

§2.4.2蠕变全过程曲线分析及结论

§2.5关于流变试验曲线的拟合

附录I：关于Boltzmann叠加原理

附录Ⅱ：陈氏加载法

参考文献

第三章岩体规则齿形结构面强度分析

§3.1概述

§3.2规则齿状岩体结构面破坏模式的探讨

§3.3破坏模式研究在实际工程中的应用

§3.4关于岩体结构面的长期强度的确定

§3.4.1岩体结构面长期强度的概念及其确定方法

§3.4.2室内蠕变试验块体的长期强度的确定

§3.5结论与分析

参考文献

第四章模型材料受力性能的有限元分析

§4.1概述

§4.2有限单元法基本原理

§4.3有限单元法的基本理论

§4.4有限单元法解题步骤

§4.5Ansys有限元分析软件

§4.6Ansys分析过程

§4.6.1几何模型的建立

§4.6.2材料的单元类型

§4.6.3本构模型的选择

§4.6.4网络划分以及荷载施加

§4.6.7模型参数的选取

§4.6.8计算求解

§4.7有限元计算的结果分析

§4.7.1结构面上的应力分布图

§4.7.2结构面破坏的强度分析

§4.8小结

参考文献

§5.1结论

§5.2展望今后的努力方向

谢辞