文档介绍：摘要岩石类材料的动、静态本构模型的研究一直是整个岩土学科研究的基础和最为关键的部分。然而岩石类材料的动态力学特性研究中一个重要方面是材料动态性能的应变率相关性规律的研究。材料动态本构模型的构建是研究岩石类材料动态力学特性的理论基础,起着至关重要的作用,因此建立概念清晰、形式简单且又能灵活应用的考虑应变率效应和损伤影响的岩石类材料的动态本构模型,并将其应用于实际结构计算以及计算机数值仿真中去,具有重要的学术意义和工程价值。本文通过岩石动、静态本构关系及其应用研究,将统计损伤理论应用到弹粘塑性岩石本构关系中,推导出了高应变率下岩石的动态本构关系,并与试验曲线对比,验证了该本构关系的合理性;利用统一强度理论推导了爆炸冲击波和应力波作用下,围岩在爆炸近区的压碎区的粉碎半径和爆破中区裂隙区的裂隙半径,以及空气耦合装药爆炸能量耗散分布;对地下岩体中的爆炸进行了数值模拟,研究了不同岩体质量和装药密度对爆腔壁压力及损伤区的影响。研究了围岩在不均匀应力场下由于开挖卸载而导致岩体破坏并伴随岩爆现象的破坏机理,推导出了计算围压切向应力的公式,并与文献中的岩爆试验结果进行了比较,符合较好,得出以下结论:将统计损伤模型和粘弹塑性模型结合起来,将岩石试件损伤体和弹塑性体并联,建立了考虑损伤的粘弹塑性本构关系,参数较少,可以通过实验来确定,应用方便。岩石的拉压比对柱状装药爆破的压碎圈与裂隙圈的半径具有显著影响,选用统一强度理论作为岩石的动态屈服准则,计算围岩的压碎圈和裂隙圈半径是合理的。数值模拟结果表明,对于同一岩体相同的炸药质量,装药密度越大,损伤区越大;对于同一装药密度,岩体质量越好,损伤区半径越小。围岩在不均匀应力场由于开挖卸载而导致岩体破坏时,围岩的切向应力随着强度理论参数脑黾又鸾ピ龃螅孀爬贡鹊脑黾右灿性黾忧魇疲孀胖屑渲饔αΣ问齧的增加逐渐减小。关键词:损伤,动态本构关系,爆破,岩爆,统一强度理论“
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敝储躲亏、矿年岁月扣日论文作者签名:圣’硎晟显氯缛导师签名:魏’乡炙硼曛г骆论文独创性声明论文知识产权权属声明本人声明:本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,署名单位仍然为长安大学。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第一章绪论研究背景及意义岩土工程自从成为一门真正的独立科学以来,岩土类材料的本构模型的研究一直是整个学科研究的基石和最为关键的问题,然而岩石类材料的动态力学特性研究中一个重要方面是材料动态性能的应变率相关性规律的研究】。材料动态本构模型的构建是研究岩石类材料动态力学特性的理论基础,起着至关重要的作用,因此建立概念清晰、形式简单且又能灵活应用的考虑应变率效应和损伤影响的岩石类材料的动态本构模型,并将其应用于实际结构计算以及计算机数值仿真中去,具有重要的学术意义和工程价值【俊随着国家大型能源工程如水电、核电工程和国家铁路、公路等交通建设的迅猛发展,爆破开挖施工、定点爆破等工程的实施将显著增加,岩体爆破技术在水利水电、矿山、石油、交通、军事等各个领域获得了广泛的应用,并且带来了巨大的经济效益和社会效益【浚貉沂嗖牧显谥懈哂Ρ浜稍刈饔孟隆】的动态力学性能,特别是在岩土工程的爆破开挖施工中,由于爆炸应力波从爆炸源向周围岩土介质中传播,将对围岩造成不同程度的损伤,为了确保在爆炸荷载作用下邻近岩体缁的安全,必须对爆破开挖进行必要的控制,确定出爆破荷载作用下围岩的损伤范围,从而选择合理的支护结构,这些要依赖于对岩石类材料的动态力学特性包括动态强度和变形特性及机理的研究。爆破方法按照装药方式可以分为耦合装药和不耦合装药。目前不耦合装药方式主要有以下两种:径向不耦合装药与沿炮孔方向的轴向不耦合装药。现在对不耦合装药的理论研究尽管很多,但有关不耦合装药作用机理的理论还不太成熟,如何精确控制爆破时裂纹的产生位置和发展方向,如何精确控制裂纹的发展长度,如何精确控制断面的形成正引起越来越多研究者的关注同时,数值计算方法的发展和计算机技术的进步推动了数值模拟的迅速发展。在实际采用不耦合装药的爆破中,充分合理的利用爆炸能量一直是爆破工作者关心的问题,也是爆炸理论应用研究中一个永恒的课题。关于不耦合装药的几项重要参数确定,仍主要以经验公式为主。依据经验公式确定的爆破参数往往合理参数有一定的误差,这样就造成许多不耦合装药爆破的