基于中主应力强度准则岩石损伤本构模型研究

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1、HansJournalofCivilEngineering土木工程,2016,5(5),171-180PublishedOnlineSeptember2016inHans.http://www.hanspub.org/journal/hjcehttp://dx.doi.org/10.12677/hjce.2016.55023StudyontheConstitutiveModelofRockDamageBasedonIntermediatePrincipalStressCriterionSiqiLiu,Yonglai

2、Zheng,ShuxinDengCollegeofCivilEngineering,TongjiUniversity,ShanghaistthndReceived:Aug.1,2016;accepted:Aug.19,2016;published:Aug.22,2016Copyright©2016byauthorsandHansPublishersInc.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).ht

3、tp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/OpenAccessAbstractBydiscussingtheformofnewrockmicro-unitstrengthbasedonintermediateprincipalstresscriterion,whichsatisfiesWeibullrandomdistribution,andintroducingadamagecorrectionfactorq,astatisticalconstitutivemodelofr

4、ockdamagewasdevelopedbasedonthestress-straincurveoftri-axialtestsforrocks.Moreover,theeffectoftheparametersofWeibulldistributionandthedamagecorrectionfactoronthemodelwasstudied.Themodelwasrectifiedaccordingtothepropertiesoftri-axialstress-straintestcurveofrock

5、.Comparedwiththeexistingresearchresults,thismodelcanbettersimulatetherockstrainsofteningunderlowconfiningpressure.Therefore,thismodelhasbroadprospectsforapplication.KeywordsRockFailure,Damage,IntermediatePrincipalStress,ConstitutiveModel基于中主应力强度准则岩石损伤本构模型研究刘斯奇

6、，郑永来，邓树新同济大学土木工程学院，上海收稿日期：2016年8月1日；录用日期：2016年8月19日；发布日期：2016年8月22日文章引用:刘斯奇,郑永来,邓树新.基于中主应力强度准则岩石损伤本构模型研究[J].土木工程,2016,5(5):171-180.http://dx.doi.org/10.12677/hjce.2016.55023刘斯奇等摘要从探讨基于中主应力效应的新的岩石微元强度表示方法及其服从Weibull随机分布的特点出发，并引入损伤修正系数q，基于岩石三轴应力应变试验曲线，建立了岩石损伤统计本

7、构模型。在此基础上，重点研究了Weibull分布参数以及损伤修正系数对岩石损伤本构统计模型的影响，并结合岩石三轴应力应变试验曲线的特点，对岩石损伤本构统计本构模型进行了合理修正。与试验结果及前人研究结果比较，该模型可以更好地模拟岩石在低围压下应变软化的情况，具有广阔的应用前景。关键词岩石破裂，损伤，中主应力，本构模型1.引言天然岩石由于成岩作用和成岩环境的不同导致其内部往往含有大量的孔隙、裂隙等缺陷，这些缺陷一般分布在整个岩石材料之中。在外部荷载作用下，材料的细观结构中可以发生缺陷的形核、长大等不可逆的热力学耗散过

8、程，在宏观上通常表现为材料力学性能的裂化直至破坏，而这种过程称为材料的损伤[1]。针对这些损伤，学者们提出了各种损伤模型[2]-[6]。纵观现有强度模型研究，最常用的是Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则，前者因没有考虑中主应力的影响，计算结果偏于保守，而后者视中主应力与最小主应力对强度的影响一样，计算结果而又偏于危险[7][8]。