09年岩土获奖优秀博士论文的答辩解析课件.ppt

文档介绍：学生：李晓静导师：朱维申 教授
深埋洞室劈裂破坏形成机理的
试验和理论研究

第1页，共38页。
劈裂破坏的数值模拟
洞室劈裂破坏判据和位移预测分析法
劈裂裂缝形成机理
SE
能量耗散原理
能量等式：

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第13页，共38页。
劈裂裂缝形成机理的细观和宏观能量法分析
张拉荷载作用下的裂纹扩展能量分析
其中，
压缩荷载作用裂纹扩展能量分析
其中，
滑移型裂纹
SE
εi
W s
σi
b
l

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第14页，共38页。
劈裂裂缝形成机理的细观和宏观能量法分析
单轴压缩情况下卸载试验曲线
颗粒粒径与裂纹扩展
N=125 条
结 论

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第15页，共38页。
劈裂裂缝形成机理的细观和宏观能量法分析
沿颗粒边界劈裂的能量模型
劈裂破坏之前的能量
劈裂破坏时的能量
裂纹表面能
劈裂准则
临界强度
沿颗粒边界压缩劈裂裂纹扩展示意图

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结 论
劈裂裂缝形成机理的细观和宏观能量法分析
裂纹吸收能量达到
裂纹的表面能
令
粘聚力随裂纹扩展而减小
摩擦角增大
令
脆性岩石粘结弱化摩擦强化效应

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劈裂裂缝形成机理的细观和宏观能量法分析
(A)
(B)
劈
裂
原
因
随加卸载变化

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第18页，共38页。
劈裂裂缝形成机理的细观和宏观能量法分析
劈裂裂缝的贯通机理
劈裂裂缝形成
应力强度因子
劈裂裂缝张力F
单裂纹张应力

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临界应力
薄板压曲能量
L
A
劈裂裂缝形成机理的细观和宏观能量法分析
薄板压曲理论研究
基于能量等式
推求裂缝条数
1，
将二滩观察数据和临界强度代入
2，
考虑不同的弹性能表达

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洞室劈裂破坏判据和位移预测分析
1
2
脆性破损区的估算
根据经验总结和全应 力应变曲线
脆性破坏的充分条件
L/m
判据 /MPa
1
5
10
20
劈裂破坏判据

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洞室劈裂破坏判据和位移预测分析
应变能法2
应变能法1
应变能法3
能量分析获得裂纹引起的侧向应变 。
理论依据Castigliano定理
单条滑移裂纹应力强度因子
格里菲斯能量法
滑移裂纹组应力强度因子
裂纹扩展引起的变形分析

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洞室劈裂破坏判据和位移预测分析
正长岩参数表
裂纹与最大主应力的夹角
45
摩擦系数

泊松比

c 初始裂纹长度

l翼裂纹长度

w裂纹的平均间距

初始裂纹密度

E变形模量
35GPa
利用侧向弹性应变和侧向裂纹张开应变，获得裂纹密度函数：
对比分析
简化为应力和裂纹密度的函数。
这与试验中获得的数据较为吻合
取非稳定扩展