谢科,卓莉,肖明砾,谢红强,何江达

• 1:四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室
• 2:四川大学水利水电学院

摘要(Abstract)：

为了研究某水电站引水隧洞石英云母片岩物理特性,利用MTS815岩石力学试验平台,分析其三轴压缩试验数据,揭示了石英云母片岩常规三轴压缩条件下能量特征并引入了能量损伤D,基于Hooker定理建立了石英云母片岩的能量损伤本构模型。研究结果表明:相同围压下,平行组试件的可释放弹性应变能增长速率大于垂直组,平行组试件峰值应变能大于垂直组;垂直组试件的耗散能增长速率大于平行组。相同围压和轴向应变下,垂直组的耗散能大于平行组。随着围压的增大,平行组和垂直组峰值点和残余点可释放应变能均增大,两者表现出较好的线性关系且相关系数均大于98%。定义弹性应变能存储比,数值在未超过阀值应力σs时,保持在1左右,而在超过阀值应力σs后,与轴向应变呈现良好的指数关系且相关系数均达到97%。该模型能很好的描述石英云母片岩三轴压缩的应变软化和硬化过程。研究成果能够为工程设计提供合理的力学参数,并且对于各向异性岩石的物理特性研究具有参考价值。

关键词(KeyWords)： 石英云母片岩;各向异性;三轴压缩试验;能量特征;本构模型

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家重点基础研究发展计划(973计划)(2015CB057903);; 国家自然科学基金资助项目(51079092)

作者(Author): 谢科,卓莉,肖明砾,谢红强,何江达

DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2018.03.023

参考文献(References)：

• [1]RAMAMURTHY T.Strength,modulus responses of anisotropic rocks[J].Compressive rock engineering,1993,1:313-329.
• [2]TALIERCIO A,LANDRIANI G S.A failure condition for layered rock[J].International journal of rock mechanics&mining sciences,1988,25(5):299-305.
• [3]JAEGER J C.Shear failure of anisotropic rock[J].Geological magazine,1960,97(1):65-72.
• [4]TIEN Y M,KUO M C.A failure criterion for transversely isotropic rocks[J].International journal of rock mechanics&mining sciences,2001,38(3):399-412.
• [5]NASSERI M H B,RAO K S,RAMAMURTHY T.Anisotropic strength and deformational behavior of Himalayan schists[J].International journal of rock mechanics&mining sciences,2001,38(3):399-412.
• [6]高春玉,徐进,李忠洪,等.雪峰山隧道砂板岩各向异性力学特性的试验研究[J].岩土力学,2011,32(5):1360-1364.
• [7]李银平,杨春和.层状盐岩体的三维Cosserat介质扩展本构模型[J].岩土力学,2006,27(4):509-513.
• [8]刘胜利,陈善雄,余飞,等.绿泥石片岩各向异性特性研究[J].岩土力学,2012,33(12):3616-3623.
• [9]衡帅,杨春和,张保平,等.页岩各向异性特征的试验研究[J].岩土力学,2015,36(3):609-616.
• [10]刘运思,傅鹤林,饶军应,等.不同层理方位影响下板岩各向异性巴西圆盘劈裂试验研究[J].岩石力学与工程学报,2012,31(4):785-791.
• [11]张晓平,王思敬,韩庚友,等.岩石单轴压缩条件下裂纹扩展试验研究——以片状岩石为例[J].岩石力学与工程学报,2011,30(9):1772-1781.
• [12]谢和平,鞠杨,黎立云,等.岩体变形破坏过程的能量机制[J].岩石力学与工程学报,2008,27(9):1729-1740.
• [13]谢和平,彭瑞东,鞠杨.岩石变形破坏过程中的能量耗散分析[J].岩石力学与工程学报,2004,23(21):3565-3570.
• [14]张志镇,高峰.单轴压缩下岩石能量演化的非线性特性研究[J].岩石力学与工程学报,2012,31(6):1198-1207.
• [15]张志镇,高峰.受载岩石能量演化的围压效应研究[J].岩石力学与工程学报,2015,34(1):1-11.
• [16]刘天为,何江达,徐文杰.大理岩三轴压缩破坏的能量特征分析[J].岩土工程学报,2013,35(2):395-400.
• [17]陈学章,何江达,肖明砾,等.三轴卸荷条件下大理岩扩容与能量特征分析[J].岩土工程学报,2014,36(6):1106-1112.
• [18]杨圣奇,徐卫亚,苏承东.大理岩三轴压缩变形破坏与能量特征研究[J].工程力学,2007,24(1):136-142.
• [19]郭建强,刘新荣,王景环,等.基于能量原理盐岩的损伤本构模型[J].中南大学学报(自然科学版),2013,44(12):5045-5049.
• [20]戴俊辉,吕燕霞,孙赑,等.循环荷载作用下岩石损伤试验研究[J].水利水电技术,2016,47(10):102-105.
• [21]曹文贵,方祖烈,唐学军.岩石损伤软化统计本构模型之研究[J].岩石力学与工程学报,1998,17(6):628-633.
• [22]曹文贵,方祖烈,唐学军.岩石破裂过程的统计损伤模拟研究[J].岩土工程学报,2003,25(2):184-187.