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峰后的刚度劣化现象（渐进损伤）在多种煤、岩石、混凝土、土和砂子的循环加载实验中已被观察到。本文考虑了剪切带及带外弹性体的不同的刚度劣化现象,推导了剪切带（断层）-弹性围岩系统在直剪条件下的应力-变形曲线。剪切带的刚度劣化不改变剪切带的总变形,但使剪切带的弹性变形增加、塑性变形降低。考虑弹性体的刚度劣化现象之后,系统的峰后应力-变形曲线呈现非线性特征,这不同于过去忽略刚度劣化现象的结果。在应变软化过程中,剪切带之外弹性体的刚度劣化,使系统的峰后响应由负斜率（Ⅰ类行为）变为正斜率（Ⅱ类变形行为）。较高的弹性体尺寸、较高的脆性、较小的内部长度、较低的围岩初始弹性模量、较高的抗剪强度、较低的残余剪切应力及较高的残余剪切弹性模量,使系统的峰后响应变得陡峭,甚至发生Ⅱ类行为,使系统的失稳（岩爆、冲击地压、采矿诱发地震或矿震）易于发生。 相似文献
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利用拉格朗日元法模拟了平面应变单轴压缩条件下具有初始随机材料缺陷的岩石试样的破坏过程、前兆和宏观力学响应.利用若干FISH函数于岩样内部规定初始缺陷并计算全部变形特征.比密实岩石弱的缺陷在破坏之后经历理想塑性行为.密实岩石在破坏之后先是经历线性应变软化行为,然后是理想塑性行为.随着缺陷数目的增加,剪切带间距缩小;岩样的强度下降.在应变软化阶段,最大不平衡力的明显的突增是由于被剪切带切割的试样块体发生了沿剪切带方向的运动.试样内部的缺陷数目越少,应变软化阶段最大不平衡力的峰值越高.无论从单元破坏角度,还是从侧向应变-轴向应变曲线、体积应变-轴向应变曲线、计算得到的泊松比-轴向应变曲线角度,都得到了相同的结论（即,缺陷越多,破坏前兆越明显）.采用两条倾斜的扫描线对岩样最终的破坏形态进行了扫描,发现当扫描线间距等于半个至1个单元长度时,初始随机缺陷位置与岩样最终破坏形态具有很好的相关性. 相似文献
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不同强度岩石中开挖圆形巷道的局部化过程模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
利用FLAC模拟了不同粘聚力条件下圆形巷道的局部化过程。为了模拟巷道开挖,利用编写的F ISH函数删除巷道内部的单元。岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为。文中模拟分为3步：首先,将静水压力施加在模型上,直到达到静力平衡状态;然后,利用编写的F ISH函数开挖巷道;最后,计算重新开始,直到达到静力平衡状态或者塑性流动状态。模拟结果表明,随着粘聚力的降低,巷道围岩的破坏模式首先由孔壁附近零星单元的破坏向4个对称的小V形坑式剪切破坏转变,然后由包含若干小V形坑的大V形坑式剪切破坏向巷道全断面的破坏转变。前三者破坏发生后,巷道围岩仍然能保持稳定。与最大塑性拉伸应变相比,最大剪切应变增量、最大塑性剪切应变要高得多;最大剪切应变增量、最大塑性剪切应变相差不大;随着粘聚力的增加,三者均越来越小。 相似文献
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根据单轴压缩低液限黏土试样纵向应变较高时清晰剪切带内最大剪切应变(由数字图像相关方法获得)高值点位置布置曲折测线,并在曲折测线两侧布置平直测线,对测线上主应变轴偏转角和最大剪切应变进行了统计分析.研究发现,随着纵向应变的增加,对于根据左旋剪切带布置的曲折测线,主应变轴偏转角正值(逆时针偏转)所占比例呈增加趋势或保持不变,对于根据右旋剪切带布置的曲折测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈减小趋势;对于根据左旋剪切带布置的平直测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈减小趋势,对于根据右旋剪切带布置的平直测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈增加趋势;当微裂纹刚出现时,右旋剪切带内主应变轴偏转角以负值(顺时针偏转)为主,而左旋剪切带内主应变轴偏转角以正值为主,剪切带两侧附近大部分区域主应变轴偏转方向与剪切带内的相反;剪切带内主应变轴偏转角的高峰和低谷通常与最大剪切应变的高峰或低谷对应或相邻;当较清晰剪切带出现后,剪切带外主应变轴正在偏转方向与剪切带内主应变轴偏转总量方向通常相反. 相似文献
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复杂应力条件下饱和松砂单调与循环剪切特性的比较研究 总被引：4，自引：0，他引：4
本文利用大连理工大学新引进与开发的“土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪”,针对福建标准砂,在不排水条件下同时进行了单调剪切试验与循环剪切试验,进而对其进行了对比分析。通过比较表明,应力-应变关系的应变软化和硬化特性与流滑变形和循环流动特性密切相关,当循环剪切应力水平高于单调剪切过程中应变软化阶段最小强度时将会发生流滑变形。无论在单调剪切中,还是在循环剪切中,稳定状态时的有效偏应力比随着大主应力方向与竖向之间夹角的增大而减小,在中主应力系数相同的条件下,循环剪切中呈现显著剪胀时的有效偏应力比和最终稳定状态时的有效偏应力比峰值分别与单调剪切中达到相变状态时的有效偏应力比和最终稳定有效偏应力比基本上一致。然而不排水条件下单调与循环剪切过程中孔隙水压力的增长特性却并不相同,循环剪切中的最大孔隙水压力随着初始主应力方向角的增大而减小,单调剪切中的最大孔隙水压力却随着主应力方向角的增大而增大。 相似文献
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内蒙赤峰南部楼子店韧性剪切带应变与剪切作用类型 总被引：4，自引：0，他引：4
赤峰南部楼子店韧性剪切带北东-南西向, 低-中角度倾向南东. 韧性剪切带主要为花岗质糜棱岩, 向上依次逐渐变为绿泥石化糜棱岩带、微角砾岩带、脆性断层面及断层泥带, 这些带具有相似的面理产状, 但相关线状构造产状及运动学标志存在明显差异. 基于长石碎斑进行的Fry法有限应变测量得出, 初糜棱岩对数付林参数、罗德参数和应变强度系数分别为1.25~3.30, -0.535~-0.112和0.41~0.75, 付林图解及霍赛克图解上处于视收缩应变区; 糜棱岩对应的参数分别为0.99~1.43, -0.176~-0.004和0.63~0.82, 付林图解及霍赛克图解上处于靠近平面应变的视收缩应变区. 极莫尔圆法、双曲线法、斜交面理法三种方法求得初糜棱岩和糜棱岩的运动学涡度在0.67~0.95之间, 变形为单剪为主的一般剪切变形. 有限应变和运动学涡度综合分析表明在韧性变形的初始阶段, 变形为加长剪切, 产生了L构造岩; 随着剪切带的抬升和应变的积累, 变形逐渐变为加长-减薄剪切, 形成L-S构造岩. 这些剪切作用类型只能形成a(平行剪切)线理/ab(平行剪切)面理的应变相, 递进变形过程中线理不会发生90°转向. 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(4)
对石灰岩不同围压的三轴压缩过程进行微结构观察,发现:当平均应力与体积应变曲线偏离静水压力线时,岩样微结构产生颗粒之间胶结物破坏,颗粒挤紧,孔隙减小,导致应变硬化,达到剪切增强的压实阶段.继续加载较软的颗粒被挤碎,导致崩塌变软,岩样出现宏观软化现象;同时孔洞表面产生大量平行于最大主应力方向的裂纹,汇聚成核.在低围压(40 MPa)时,含天然缺陷的岩石中,观测到剪切带的产生,也会在局部缺陷处发生崩塌;随着围压的增加(150MPa),局部体积崩塌将逐步引发大面积的垮塌.对应岩石试件的屈服行为也由以剪切破坏机制为主,逐渐转变为以体积崩塌压缩机制为主,引起纵向应变迅速增加.当剪切增强压缩继续发展到C*′直到峰值应力前时产生颗粒破裂、移动或旋转,曲线出现转向,岩样发生体积膨胀,同时引起密集声发射活动.峰值应力后,微裂纹串联成裂纹簇开始剪切诱导岩样体积膨胀,导致应力降引起应变软化,同时产生剪切局部化.在没有无序性影响的压缩带发展和传播的数值模拟中,展示了压缩带由样品的上下端面向样品中部逐渐扩展的过程,与Bentheim砂岩切片图显示和AE监测结果是吻合的.通过微观与宏观实验结合的描述方法清楚地展现了剪切带、压缩带、膨胀带的产生机理以及压缩带的发展过程,这里压缩屈服过程即为帽盖模型的形成过程,它是近似椭圆的帽盖模型中的帽子部分. 相似文献
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地震剪切破裂的三维断裂力学有限元分析—1966年邢台地震的数值模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
以往用断裂力学方法研究地震的发生，绝大多数是针对二维问题或三维椭圆盘断层，而真实的断层是三维的。本文运用线性断裂力学理论，以Ｋｏｓｔｒｏｖ的Ｇｒｉｆｆｉｔｈ静肪表面能为断裂准则，对地震剪切破裂进行了三维有限元分析。在断裂面前缘，我们采用了由２０点等参单元退化而成的１５点元，非奇异单元用２０点元，证明了１５点元能反映应力的奇异性，推导了局部会标系下的应力强度因子的有限元解，并编制了大型的三维线弹性断 相似文献
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介质微结构相互作用会使介质存在不均匀性,而这种不均匀性,则会引发新的响应.当位移场/旋转场存在强烈空间/时间变化时,这种由介质微结构相互作用所导致的不均匀性会愈加明显.应变梯度通过在应变能密度函数中引入应变的一阶或者高阶导数,以描述这种由介质微结构相互作用导致的不均匀性,由于引入高阶导数,应变梯度理论可以描述更小尺度的微结构相互作用,但是其存在计算量大以及物理解释困难等问题.单参数二阶应变梯度理论作为应变梯度理论的一种特例或者简化版本,将二阶应变梯度视为对应变能密度函数的附加影响.本文从非局部理论出发,推导单参数二阶应变梯度理论的本构方程,进而结合几何方程和运动微分方程,给出非对称弹性波动方程的数学表达式.并应用该非对称弹性波动方程在各向同性均匀介质模型和Marmousi模型上进行数值模拟,合成地震记录.将该地震记录与传统弹性波动方程所生成的合成地震记录进行对比,研究分析应用二阶应变梯度描述介质微结构相互作用对地震记录的影响规律,给出以下结论:(1)基于单参数二阶应变梯度理论的非对称弹性波动方程所描述的位移扰动对纵波和横波的传播都产生了影响,且对横波的影响较大;(2)介质更小尺度的微结构相互作用可以在地震记录中被反映出来,我们需要考虑其对地震波传播的影响. 相似文献
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粉质黏土动剪切模量和阻尼比是建筑场地动力稳定性评价的重要动力参数。为分析豫东平原粉质黏土的动力特性,利用双向振动三轴仪试验系统,对取自豫东平原地区的粉质黏土进行动三轴试验,研究粉质黏土状态及固结压力对动剪切模量和阻尼比的影响。研究发现:可塑粉质黏土(PSC)与软塑粉质黏土(SSC)的动力特性存在相近的变化趋势,动剪切模量比随剪应变的增大而减小,阻尼比随剪应变的增大而增大;在同一应变水平下,SSC的动剪切模量比随固结压力的增大而增大、PSC的阻尼比随固结压力的增大而增大;在相同试验条件下,PSC的最大动剪切模量大于SSC的最大动剪切模量;在剪应变小于0.01%时两者动剪切模量快速衰减,剪应变达到0.03%时两者动剪切模量趋于一致。根据现有的粉质黏土动剪切模量与阻尼比研究成果,结合试验数据,提出粉质黏土动剪切模量比、阻尼比随剪应变变化的数学模型,为豫东平原粉质黏土场地工程建设中的动力稳定性评价提供依据。 相似文献
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甘肃舟曲泄流坡滑坡地处活跃断层破裂带内,断层活动控制着该滑坡的发育和运动。为了研究该滑坡滑带土的动力特性,采用重塑滑带土样,在固结不排水条件下,利用分级循环加载法开展动三轴试验,重点探讨含水率的变化对滑带土动力特性的影响规律。试验结果表明:含水率一定时,泄流坡滑坡滑带土的动弹性模量随动应变的增大呈指数形式减小;动应变一定时,动弹性模量随含水率的增大而不断减小,且衰减速率随含水率的增大而增大;含水率并不影响动弹性模量-动应变关系曲线的形态,不同含水率下该关系曲线可以进行归一化。滑带土阻尼比随含水率的增大而增大,阻尼比-动应变关系曲线也具有归一化特征。不同含水率下泄流坡滑带土动应力-应变本构关系可以用双曲线模型进行描述。 相似文献
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地下工程施工引起的土体扰动区可分为剧烈扰动区、扰动区、微扰动区和未扰动区。为全面反映土体在扰动下的应力路径和力学响应,必须考虑全应变范围的土体特性,尤其是小应变范围内的力学响应,因此对小应变硬化土本构模型关键参数(初始剪切模量和剪应变阀值)的确定方法进行介绍。开展上海典型软土的三轴固结排水剪切试验和固结试验研究,给出确定上海软土小应变硬化土模型(HSSmall)参数的方法,建议采用原位测试的方法确定土体的初始弹性模量。基于土单元数值模拟进行初始弹性模量和剪应变阀值的参数敏感性分析。随着初始弹性模量的增大,初始压缩曲线与卸载-再压缩曲线的斜率均增大。由于对应的回弹模量不变,初始弹性模量与回弹模量的差值增大,应变与偏应力试验曲线的回滞环宽度也随之增大。随着剪应变阀值的增大,初始压缩曲线和再压缩曲线的近似直线段增长,在同样剪应力情况下,土体的应变值减小,土体保持初始弹性模量刚度的区间增大。 相似文献
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运用Riemann-Liouville的分数阶导数理论及经典模型理论相结合的方法,采用Abel黏壶取代在经典模型理论中的Newton黏壶,得出了分数阶标准线性体模型剪应力松弛的解析表达式。采用不同含水量马兰黄土在不同正压力条件下进行直接剪切松弛试验,并对得到的9组剪应力松弛曲线特征进行了研究。考虑到最小二乘法对分数阶标准线性体模型参数进行拟合无法获得确切的结果,采用Monte Carlo方法对试验结果拟合。拟合结果表明,马兰黄土的松弛特性可由分数阶标准线性体模型有效的表征。确定了马兰黄土的松弛时间和粘滞系数,揭示了马兰黄土在直接剪切试验条件下的松弛特性。 相似文献
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采用连续介质快速拉格朗日分析程序（FLAC）,模拟了颗粒体材料在压缩位移控制加载条件下的力学行为及破坏过程。颗粒及它们之间的界面被离散为尺寸相同的单元。颗粒被视为各向同性的弹性材料,而界面被视为弹性-应变软化-理想塑性材料。界面完全破坏之后,其内聚力为零而内摩擦角不为零,因而适于模拟颗粒之间的摩擦行为。在双轴压缩条件下的计算结果表明,压应力通过颗粒之间的接触,以应力线的方式在试样的垂直方向上传递,最终形成了清晰、有序的图案,而剪切应变增量的高值区主要位于一些界面上。从剪切应变增量的高值区中能发现试样中的最薄弱环节。此外,还研究了试样两侧的压应力、界面的初始内聚力及内摩擦角对试样的应力—时步曲线的影响。 相似文献
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Cyclic behavior of natural fine grained soils under a broad range of strains were investigated considering the effects of plasticity index and changes in confining pressures based on cyclic triaxial tests. A total of 98 stress controlled cyclic triaxial tests were conducted on normally consolidated and slightly overconsolidated samples. The investigation was divided into two parts. The first part consists of stress controlled cyclic triaxial tests under different stress amplitudes that were conducted to estimate the modulus reduction and the thresholds between nonlinear elastic, elasto-plastic and viscoplastic behavior. The second part involves the investigation of the undrained stress–strain behavior of fine grained soils under irregular cyclic loadings. The results showed that the elastic threshold is approximately equal to 90% of Gmax. Another transition point was defined as the flow threshold where the value of tangent of shear modulus ratio changes for the second time. Simple empirical relationships to estimate the dynamic shear modulus and damping ratio was formulated and compared with the similar empirical relationships proposed in the literature. The results provide useful guidelines for preliminary estimation of dynamic shear modulus and damping ratio values for fine grained soils based on laboratory tests. 相似文献