基于可释放应变能的岩石扩容准则

论文摘要

针对当前扩容准则计算精度不高,且难以反映震源释放应变能对岩体扩容影响的问题,基于能量转化是物质物理过程的本质属性,通过理论分析和试验研究,从弹性应变能的角度对已有扩容准则进行了研究,并据此建立了广义扩容准则。结果表明,已有扩容准则将泊松比等于0.5看作是任意应力状态下材料扩容的前提;已有线性扩容准则未考虑中间主应力对扩容影响,且扩容应力随围压线性增加。在对扩容准则分析的基础上,从能量角度提出弹性应变能达到某一临界值时材料开始扩容,并据此建立广义扩容准则;该准则突破了材料扩容时泊松比恒为0.5的传统假设,且能反映中间主应力、弹性模量、泊松比及未知可释放应变能(或震源释放应变能等)等对岩体扩容的影响;当泊松比等于0.5时,该准则蜕化为既有扩容准则;应力水平相同时,泊松比越小,广义扩容准则计算的扩容应力越小;随中间主应力增加,广义扩容准则计算的扩容应力可能会降低。广义扩容准则为地震预报提供了理论支撑,既可计算受震源释放应变能影响的岩体是否扩容,又可计算发生扩容的岩体吸收应变能大小。三轴拉伸与三轴压缩条件下岩石扩容应力的计算表明,广义扩容准则可描述岩石的扩容特性,并分析了产生上述结果的内在机理。广义扩容准则对岩石扩容、地震预报、深部矿产资源的开采及地下工程的稳定性均具有重要意义。

论文目录

• 1 弹性应变能分析
• 2 泊松比分析
•   2.1 试验概况
•   2.2 试验结果分析
• 3 已有扩容准则理论分析
• 4 广义扩容准则
•   4.1 广义扩容准则的建立
•     （1） 盐岩广义扩容准则
•     （2） 硬岩广义扩容准则:
•   4.2 广义扩容准则验证
• 5 广义扩容准则在地震中应用
• 6 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 郭建强,黄武峰,刘新荣,陈建行,蒋建国

关键词: 可释放应变能,能量守恒,扩容准则,泊松比

来源: 煤炭学报 2019年07期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 贵州大学土木工程学院,重庆大学土木工程学院

基金: 国家自然科学基金创新群体基金资助项目(50921063),贵州省科学技术基金资助项目(黔科合J字[2015]2037号)

分类号: TU45

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.0931

页码: 2094-2102

总页数: 9

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