软弱岩石峰后应变软化力学特性研究
  • 【摘要】

    软弱岩石给采矿工程中巷道支护和维护带来一系列棘手的问题,深入研究软弱岩石受力变形、破坏的机制和规律,对于保证巷道围岩的安全和稳定具有十分重要的意义.通过对软弱泥岩进行常规三轴压缩试验,得到不同围压下的全应力-应变关系曲线,然后依据峰后岩石任意一点应力状态均满足Mohr-Coulomb极限破坏条件的假设,建立以广义黏聚力(-c)和广义内摩擦角(-φ)两个状态参数来表征的软弱岩石后继屈服面模型.在此基... 展开>>软弱岩石给采矿工程中巷道支护和维护带来一系列棘手的问题,深入研究软弱岩石受力变形、破坏的机制和规律,对于保证巷道围岩的安全和稳定具有十分重要的意义.通过对软弱泥岩进行常规三轴压缩试验,得到不同围压下的全应力-应变关系曲线,然后依据峰后岩石任意一点应力状态均满足Mohr-Coulomb极限破坏条件的假设,建立以广义黏聚力(-c)和广义内摩擦角(-φ)两个状态参数来表征的软弱岩石后继屈服面模型.在此基础上,利用试验数据绘制岩石峰后不同软化状态时的几组莫尔应力圆,通过"切线法"得出莫尔强度包络线的拟合方程,进而确定出不同围压条件下的(-c)和(-φ)值,并借助Matlab软件对广义黏聚力(-c)、广义内摩擦角(-φ)与等效塑性剪切应变、围压之间的关系进行最小二乘曲面拟合,得出软弱岩石峰后力学参数的软化规律,结果表明:随着围压的增加,广义黏聚力值呈快速增加的趋势,而广义内摩擦角(-φ)值则显著减小;广义黏聚力(-c)受岩石软化程度的影响也十分明显,从岩石峰值状态到残余状态值迅速降低,平均降低53.88%,而广义内摩擦角(-φ)值在该软化过程中则基本保持稳定.最后,将得到的广义黏聚力(-c)和广义内摩擦角(-φ)的拟合方程嵌入到FLAC内置应变软化本构关系中,并利用FLAC~(3D)软件对模型的正确性进行数值模拟验证,结果表明数值模拟曲线与试验曲线比较吻合. 收起<<

  • 【作者】

    陆银龙  王连国  杨峰  李玉杰  陈海敏 

  • 【作者单位】

    中国矿业大学

  • 【刊期】

    岩石力学与工程学报 ISTIC EI PKU 2010年3期

  • 【关键词】

    岩石力学  软弱岩石  后继屈服面  峰后应变软化  广义黏聚力  广义内摩擦角  软化状态  围压  rock mechanics  weak rock  subsequent yielding plane  post-peak strain softening  generalized cohesion  generalized internal friction angle  softening state  confining pressure 

  • 【基金项目】

    国家自然科学基金 江苏省自然科学基金 科技部科研项目