层状复合岩石损伤本构关系与断裂破坏准则及工程应用研究

摘要：

首次利用高倍扫描电镜系统地研究了构成层状复合岩石的三种典型岩石——灰岩、砂岩、泥岩的微观结构形态，利用岩相学和显微构造理论深入分析了岩石内微观晶体结构、微孔隙、微裂纹的结构、构造、分布及其特征。结合实验应力测试分析及岩石损伤演化发展过程，建立了岩石的“微结构模型”。建立了一套高灵敏低噪声岩石微损伤声测系统，首次拾取到岩石内加载初期的微损伤萌生声信息，并记录再现了单一岩石和复合岩石整个损伤演化过程和完整波形。提出了用三条曲线描述的单轴压缩岩石应力应变损伤全过程破坏曲线，同时给出了描述其整个损伤演化过程的损伤演化方程式。
在微结构模型和单一岩石损伤演化律方程的基础上，导出了含3层及含任意多层的复合岩石3维非线性损伤本构方程和损伤演化方程，结果与实验相吻合。由此进一步分析了损伤演化与破坏失稳特征，进而导出复合岩石的破坏失稳准则。
针对复合岩石的特殊性质，深入研究了层状岩体中，层间胶合强度、层面粗糙度、分层岩石的组合、应力状态、大小、方向等与复合岩石整体的应力、变形、强度及稳定性的关系，获得了有益的结果。通过现场层状复合岩石性态的研究，采用有限元计算方法及现场观测技术，对采空区顶底板复合岩层的应力场、位移场分布、底板岩层的变形及顶板岩层的损伤扩展与断裂下沉破坏进行了多方面的研究，找出了它们的特征和规律性，计算结果与现场实测结果吻合较好。

关键词：复合岩石、微结构模型、损伤演化、本构方程、失稳准则

所属期刊栏目：19

分类号：P5(地质学)

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共1页

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