膏溶角砾岩损伤演化模型及其破裂断口的试验研究

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1、上海交通大学硕士学位论文膏溶角砾岩损伤演化模型及其破裂断口的试验研究姓名：陈翔申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：黄醒春20080201上海交通大学硕士学位论文中文摘要膏溶角砾岩损伤演化模型及其破裂断口的试验研究摘要膏溶角砾岩是国内工程领域首次遇到的岩石，具有特殊的物理力学性质，尤其对水非常敏感，因此研究膏溶角砾岩在不同含水率条件下的损伤演化及其破裂断口的分形特性具有重要的意义。本文以石家庄－太原铁路客运专线太行山隧道为工程背景，通过不同含水率状态下的膏溶角砾岩单轴循环加卸载试验及其破裂断口的3D激光扫

2、描试验，得到了不同含水率下膏溶角砾岩的应力－应变曲线、宏观破坏形式、断口的三维可视化图像、断口的三维几何特性参数，基于岩石损伤力学、断裂力学、概率统计理论对试验结果进行了分析，得到了以下一些有意义的成果：1.通过膏溶角砾岩RMT单轴循环加卸载试验，得到了膏溶角砾岩的实时应变、弹性模量、泊松比等数据，分析了不同含水率下膏溶角砾岩的损伤变量及损伤临界值的变化规律。2.探讨了岩石各向同性损伤问题，在前人的基础上提出了一个适用于膏溶角砾岩的损伤模型，该损伤模型主要考虑了含水率对膏溶角砾岩损伤演化的重要影响。另外，还探

3、讨了岩石损伤的双标量模型，并应用试验结果进行了验证，结果表明两者吻合较好。3.通过岩石断口的3D激光扫描试验，结合地理信息系统(GIS)技术，得到了膏溶角砾岩断口表面几何特性参数（如表面粗糙高度、断口坡度等）随含水率的变化规律以及不同含水率下膨胀岩断口分形维数的变化规律。结果表明含水率是膏溶角砾岩断口力学特性的重要影响因素，为进一步研究膏溶角砾岩断口的分维规律提供了理论依据。关键词：膏溶角砾岩，损伤演化，损伤变量，破裂断口，分形上海交通大学硕士学位论文英文摘要EXPERIMENTALSTUDYONDAMAGE

4、EVOLUTIONMODELANDITSFRACTUREAPPEARANCEOFGYPSUMBRECCIAABSTRACTGypsumbrecciahasspecialphysicalandmechanicalproperty,especiallyitissensitivetowaterwhichhasneverbeenmetinengineeringfieldinourcountry.Soitissignificanttostudyitsdamageevolutionandfractureappearanc

5、eundertheconditionofdifferentwatercontents.Thestress-straincurvesandmacroscopicfailureshapesofgypsumbrecciaareobtainedthroughuniaxialcyclingloadingandunloadingtestsindifferentwatercontents.Then3Dviewsforfractureappearanceandparametersofgeometricalproperties

6、areachievedthrough3Dlaserscanningtests.Basedonthetheoryofrockdamagemechanics,fracturemechanicsandprobabilitystatistics,experimentalresultsareanalyzedandsomevaluableconclusionsaresummarizedasthefollowing:1.ThroughuniaxialcyclingloadingandunloadingtestsofRMT,

7、real-timestrain,elasticmoduleandpoissonratioofgypsumbrecciaareobtained.Therelationsofwatercontentanddamagevariable,criticaldamageareanalyzed.2.Theproblemofrockisotropydamageisdiscussedandadamagemodelisbuildwhichisapplicabletogypsumbrecciaonthebasisofothersa

8、chievements.Andthismodelconsiderstheimportantinfluenceofwatercontentintheprocessofdamagedevelopmentofgypsumbreccia.Inaddition,double-scalarrockdamagemodelisdiscussedandvalidatedusingtheexperimentalresu