综合考虑宏、细观缺陷耦合的节理岩体动态损伤本构模型研究

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1、密级分类号中国地质大学（北京）硕士学位论文I��f}j.•‘v•1•‘‘yjA�A1：/V-1V.fi“1V,••‘.综合考虑宏、细观缺陷耦合的节理岩体动态损伤本构模型研究学号:2002120038t研生:专业:地质工程研究方向：地质灾害防治理论与方法指导教师：刘红岩教授2015年05月声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宂成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国地质大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材

2、料。与我•一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：弘l+是日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解中国地质大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。•公幵•保密（一年）（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：^导师签名:口期分类号密级中国地质大学（北京）硕士学位论文综合考虑宏、细观缺陷耦合的节理岩体动态损伤本构模型研究学号：2002120038研究生：裴

3、小龙专业：地质工程研究方向：地质灾害防治理论与方法指导教师：刘红岩教授2015年05月ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforMasterDegreeStudyonthedynamicdamageconstitutiveModelofjointedRockmassbycomprehensivelyconsideringmacroandmesodefectsMasterCandidate:PeiXiaolongMajor:GeologicalEngi

4、neeringStudyOrientation:ThetheoryandmethodofgeologicaldisasterpreventionandcontrolDissertationSupervisor:Prof.LiuHongyanChinaUniversityofGeosciences(Beijing)摘要在实际工程中，岩体存在着节理、层理、微裂纹和微孔洞等缺陷，按照几何尺寸，可被划分为宏观和细观缺陷。但目前对岩体动态力学特性的研究却忽视了这一特性，由此，提出应建立综合考虑宏、细观缺陷的岩体动态损伤本构模型

5、。本文主要研究内容如下：（1）利用SHPB装置进行了岩体动态压缩试验，对岩体的破坏模式和机理进行了研究，并分析了节理倾角、贯通度和试件长径比对岩体动态力学特性的影响，得出了相关的结论。（2）从宏观和细观两个角度分别对岩体的破坏模式进行了研究分析，主要对裂纹的产生、扩展和贯通过程进行了规律总结。在此认识基础上，利用断裂力学理论对岩体的破坏机理进行了力学分析，提出了裂纹扩展的起裂准则，并计算分析了翼裂纹扩展时的方向和长度。（3）以经典的岩体动态损伤TCK模型为基础，进一步对岩体力学机理进行研究。在考虑岩体力学特性和裂纹尖

6、端应力场作用的基础上，对岩体宏观损伤变量进行定义和计算，并基于Lemaitre应变等效假设对岩体宏观和细观的损伤变量进行耦合计算得到岩体耦合损伤张量，从而建立起本构模型。（4）把岩体看成是由岩体材料和结构元件组合成的等效连续模型，建立起基于变形元件的岩体动态损伤本构模型，进而利用事例对模型进行验证，并探讨分析载荷应变率和节理倾角对岩体动态力学特性的影响规律。最后得出结论。关键词：宏细观缺陷，破坏模式，破坏机理，损伤变量，动态损伤本构模型1AbstractInpracticalengineering,thereisar

7、ockjoint,bedding,microcracksandholesandotherdefects,accordingtothegeometricaldimensions,theycanbedividedintomacroandmesodefects.Butthecurrentresearchonthedynamicmechanicalpropertiesofrockmassignoredthecharacteristics,andsoweshouldestablishthedynamicdamageconsti

8、tutivemodelofjointedrockmassbycomprehensivelyconsideringmacroandmesodefects.Inthispaper,themainresearchcontentsareasfollows：(1)Thispapermakestherockdynamiccompressiontestbyu