化学腐蚀作用后含单裂隙类岩石材料单轴压缩损伤本构模型

摘要

为了描述腐蚀后含单裂隙类岩石材料在单轴压缩作用下的变形和强度特性,提出了一种水化学损伤与微裂纹和宏观单裂隙耦合损伤相结合的损伤本构模型。首先,基于唯象理论,得到了类岩石试件在水环境侵蚀和化学腐蚀共同作用下的损伤变量。其次,基于Lemaitre应变等价性假设,结合微裂纹的Weibull分布统计损伤模型和宏观单裂隙的断裂力学模型,推导了含单裂隙类岩石试件的耦合损伤变量。然后,考虑类岩石材料的残余强度特性,通过引入修正系数对损伤变量进行了修正,建立了单轴压缩作用下含单裂隙类岩石试件的损伤本构模型。通过由试验获得的应力-应变曲线对模型的有效性进行了对比和验证,结果表明,理论模型计算得到的应力-应变曲线与文献中的试验结果吻合较好。最后,对本文所提出的损伤变量修正系数进行了讨论。本文建立的损伤本构模型为描述含单裂隙腐蚀类岩石材料在单轴压缩作用下的应力-应变关系和残余强度特征提供了一种有效的理论计算方法。