动循环荷载作用下砂岩能量特性研究

论文摘要

在实际工程中,岩土工程的主体与基础经常会遭遇循环荷载作用,而岩石变形破坏过程中的本质是能量积聚与耗散,因此从能量角度研究岩石在循环荷载作用下的性能具有重要的意义。本文利用WDT-1500多功能材料试验机,进行砂岩试样在不同应力幅值、不同围压、不同加载频率、不同尺寸与不同应变速率条件下的循环荷载试验,并对试验结果进行研究分析,得出的主要结论如下:（1）通过对砂岩试样在不同应力幅值下的循环荷载试验进行研究,分析加、卸载过程中砂岩能量演化的规律。结果表明,随着循环次数的增加,总能量与弹性能不断增加,而耗散能却逐渐减小。此外,当应力幅值由15MPa增加到55MPa时,岩样破坏时能量、弹性能、耗散能的增幅分别为234.47%、216.23%、99.04%。（2）分别分析了围压和加载频率对砂岩变形破坏过程中能量特性的影响。结果表明,围压的增大,提高了砂岩试样能量积聚与耗散的能力,使能量、耗散能、弹性能的极限值随之增加,并且试样的累积总能量、累积弹性能、累积耗散能均随之增加。频率的增大使试样破坏前累积总能量增加,当频率为0.5Hz、1.0Hz、2.0Hz和4.0Hz时,试样达到破坏时累积总能量相继增加了293.80%、53.38%、170.89%。（3）基于不同应变速率与不同尺寸下的砂岩循环荷载试验,对岩样吸收的能量、耗散能进行计算与分析。在循环加载过程中,砂岩试样的能量、耗散能与高径比呈负相关,与应变速率呈正相关。此外,砂岩试样的累积总能量、累积耗散能随累积残余应变的增大而增加。（4）根据砂岩循环破坏过程中耗散能与循环次数的演化规律,从熵守恒与能量守恒定律出发建立了耗散能模型,利用Origin软件进行非线性拟合,将试验数据与拟合结果进行对比分析,验证了耗散能模型的准确性。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 田雯豪

导师: 袁继国,张希宏

关键词: 砂岩,循环荷载,能量,累积耗散能,累积残余应变

来源: 西安理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 西安理工大学

分类号: TU45

总页数: 92

文件大小: 15945K

下载量: 270

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