考虑剪胀特性和峰后形态的岩石损伤本构模型

• 作者: 梁明纯 苗胜军 蔡美峰 黄正均 杨鹏锦
• 来源期刊: 岩石力学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 岩石力学 残余强度 剪胀特性 峰后形态 应变软化 统计损伤模型
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 页码范围: 2392-2401
• 页数: 10页
• 分类号: TU45
• 语种: 中文
• DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.2021.0107

摘要

考虑受载岩石损伤破坏过程中的剪胀扩容特性,基于统计损伤理论建立一种新型三维损伤本构模型,并推导三轴与常规三轴压缩下模型的解析解.该模型认为岩石由未损伤部分和损伤部分组成,二者共同承担外部荷载;其中,未损伤部分只发生弹性变形;而损伤部分同时发生弹、塑性变形,变形规律受残余强度和剪胀角影响.针对加载过程中不同种类岩石表现出的不同应力-应变曲线峰后形态,将指数函数形式的修正系数R引入Weibull分布函数,并基于Mohr-Coulomb准则构建微元强度函数,建立考虑峰后形态的损伤演化方程.模型参数F0,m可由三轴压缩试验曲线的峰值特征获得,而参数k由曲线的峰后形态决定并能够衡量岩石脆性的强弱.适用性验证表明,新建统计损伤本构模型的理论计算结果与含砾粗砂岩、粉砂岩、Ohya stone的常规三轴压缩试验结果相吻合,能够准确地描述岩石破坏过程中的应变软化、剪胀特性、残余强度与弹塑性应变演化规律,并能准确反应真三轴条件下岩石各向异性变形特征;同时该模型揭示了加载过程中岩石黏结抗力弱化、摩擦抗力强化现象的损伤力学机制.