【摘 要】
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地下工程开挖过程中,围岩体不可避免地承受扰动作用而产生损伤累计效应,致使围岩体存在一个力学性质变差的破损区。同时,破损区内不同损伤程度围岩体在恒载长期作用下又将呈现出显著的流变现象,损伤围岩体的力学性质是决定围岩承载能力和地下工程长期稳定性的重要因素之一。鉴于此,论文以砂岩为研究对象,通过加卸载预损伤制备出具有不同初始损伤程度的砂岩试件,分析了初始损伤程度对砂岩单轴压缩力学特性的影响,同时对具有不
【基金项目】
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随机扰动下深部采场煤岩结构时变模型及响应规律研究,国家自然科学基金面上项目（51474120）；
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地下工程开挖过程中,围岩体不可避免地承受扰动作用而产生损伤累计效应,致使围岩体存在一个力学性质变差的破损区。同时,破损区内不同损伤程度围岩体在恒载长期作用下又将呈现出显著的流变现象,损伤围岩体的力学性质是决定围岩承载能力和地下工程长期稳定性的重要因素之一。鉴于此,论文以砂岩为研究对象,通过加卸载预损伤制备出具有不同初始损伤程度的砂岩试件,分析了初始损伤程度对砂岩单轴压缩力学特性的影响,同时对具有不同初始损伤程度的试件开展蠕变试验,建立起考虑初始损伤效应的蠕变损伤模型,最后利用ANSYS进行蠕变数值模拟研究,主要研究工作与成果如下:（1）通过加卸荷预损伤制备出具有不同初始损伤程度的砂岩试件,探讨卸荷比对弹性模量、纵波波速的影响规律,通过基于弹性模量和纵波波速的损伤变量对初始损伤程度进行了表征;对具有不同初始损伤程度的砂岩试件进行单轴压缩试验,分析应力-应变曲线的基本特征,计算得到单轴抗压强度、弹性模量等基本力学参数,并建立了力学参数与初始损伤变量之间的函数关系。（2）开展考虑初始损伤效应的蠕变试验,研究基本蠕变特性以及初始损伤程度对蠕变变形、蠕变速率、破坏应力及破坏模式的影响,通过对岩石长期强度确定方法的分析,提出了一种基于稳态蠕变速率的长期强度确定方法。（3）根据蠕变曲线特征,基于西原模型建立起可以描述加速蠕变的非线性蠕变模型,采用Levenberg-Marquardt+通用全局优化法反演蠕变参数,讨论了初始损伤程度对模型参数的影响;进一步考虑初始损伤效应,引入与应力水平、初始损伤程度、时间有关的损伤变量,并对加速蠕变开关元件进行改进,所得模型可以很好的描述蠕变三阶段,并且能够反映初始损伤对蠕变过程的影响。（4）借助有限元分析软件ANSYS,对试验同等条件下的砂岩蠕变进行有限元分析,得出不同初始损伤程度试件的蠕变变形曲线,从数值模拟的角度分析了初始损伤程度对蠕变特性的影响,并对试件轴向不同位置处的蠕变变形规律进行分析。该论文有图72幅,表19个,参考文献90篇。
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