当前位置: 首页 > 专利查询>生态环境部固体废物与化学品管理技术中心专利>正文

基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型制造技术

技术编号：40060166 阅读：19 留言：0更新日期：2024-01-16 22:34

基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，包括：制备风化花岗岩试件、对所述试件分别进行单轴压缩试验获得各试件的轴向应力与轴向应变获得各试件的耗散能曲线、获得各试件的裂纹轴向应变并得到裂纹轴向应变‑轴向应力曲线、构建基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型并对该模型的合理性、准确性、可靠性程度进行了验证，该模型能够全面地描述风化花岗岩在单轴压缩下屈服点前的裂纹闭合能量耗散过程，通过该模型在屈服点前的能量耗散分析内部对应的破裂状态对风化花岗岩岩体的稳定性进行评价，准确、快速地对风化花岗岩屈服点前的破裂演化进行预判，为矿山开采中风化花岗岩破裂演化提供更可靠的科学参考依据。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿山开采，具体涉及基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型。

技术介绍

1、岩石是一种经过漫长的形成过程以及复杂地下受力的含有天然初始缺陷的复合结构材料。受载岩石内部裂纹演变的过程也是其内部能量不断发生流动和转换的过程，能量的积聚和耗散与受载岩石的破裂损伤状态存在一定的关联性。目前，有学者对岩石变形和破坏的能量演化特征以及能量与应力的关系进行了理论分析，也有学者通过研究受载岩石能量的耗散描述了岩石的裂纹损伤演化过程，并通过能耗特性计算得到了岩石裂纹损伤的阈值，建立了岩石脆性的评价准则。但在实际的矿山开采中，岩石内部裂纹闭合的过程中，压力机输入的一部分能量会被耗散，因此，以岩石中的风化花岗岩为例，建立一个可将受载风化花岗岩能量耗散与裂纹闭合相关联的模型，为含此类岩石的矿山开采提供可靠的科学参考依据。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，更全面描述风化花岗岩在单轴压缩下屈服点前的裂纹闭合能量耗散过程，能够准确、快速地对风化花岗岩屈服点前的破裂演化进行预判，为矿山开采提供更可靠的科学参考依据。

2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：

3、基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，包括以下步骤：

4、步骤一、制备试件，所述试件为风化花岗岩试件；

5、步骤二、对步骤一所述试件分别进行单轴压缩试验获得各试件的轴向应力与轴向应变获得各试件的耗散能曲线；</p>

6、步骤三、获得各试件的裂纹轴向应变并得到裂纹轴向应变-轴向应力曲线；

7、步骤四、构建基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，具体方法为：

8、自然应变是在当前应力状态下，长度变化与当前应力状态下长度的比值；工程应变是长度变化与初始长度的比值，由下式表示：

9、 (1)

10、式中，为自然应变，为工程应变，为长度的变化，l为当前应力状态下的长度，l0为原始长度；

11、裂纹轴向应变：

12、 (2)

13、式中，其中为裂纹轴向闭合应变，为裂纹的等效高度；

14、外部载荷均匀分布在风化花岗岩试件表面的基础上，试件发生弹性变形得到；

15、 (3)

16、其中为轴向应力，ecc为裂纹闭合等效弹性模量；

17、联立式(2)和式(3)并对等号两边积分得到：

18、 (4)

19、式中，c为积分常数；

20、在无应力时， hcc =，由此；

21、 (5)

22、将式(5)代入式(4)得到：

23、 (6)

24、结合式(6)，在对试件高度划分的基础上，得到和之间的关系式：

25、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msubsup><mi>ε</mi><mn>1</mn><mi>cc</mi></msubsup><mi>=</mi><mfrac><msup><mi>h</mi><mi>cc</mi></msup><mi>h</mi></mfrac><mi>[</mi><mn>1</mn><mi>−</mi><mi>exp(</mi><mi>−</mi><mfrac><msub><mi>σ</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>e</mi><mi>cc</mi></msup></mfrac><mi>)]</mi></mstyle> (7)

26、对于最大裂纹闭合轴向应变为：

27、 (8)

28、再由式(7)和式(8)得到风化花岗岩的裂纹闭合关系式：

29、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msubsup><mi>ε</mi><mn>1</mn><mi>cc</mi></msubsup><mi>=</mi><msubsup><mi>ε</mi><mn>1</mn><mi>ce</mi></msubsup><mi>[</mi><mn>1</mn><mi>−</mi><mi>exp(</mi><mi>−</mi><mfrac><msub><mi>σ</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>e</mi><mi>cc</mi></msup></mfrac><mi>)]</mi></mstyle> (9)

30、在加载过程中压力机系统输入的无功能量uck：

31、 (10)

32、再将式(8)代入式(10)式得到：

33、 (11)

34、式中k1为积分常数；

35、在初始边界条件：、代入式(16)，求得k1：

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，其特征在于，步骤一中所述试件的尺寸为直径50mm、高度100mm的圆柱体。

3.根据权利要求1所述的基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，其特征在于，步骤二中所述获得各试件的耗散能曲线的具体方法为：

4.根据权利要求1所述的基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，其特征在于，步骤三中所述获得各试件的裂纹轴向应变为：

5.根据权利要求1~4任一项所述的基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，其特征在于，所述单轴压缩试验的加载类型为位移控制加载，加载速率为0.005mm/s，直至试件被完全压坏。

【技术特征摘要】

1.基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，其特征在于，步骤一中所述试件的尺寸为直径50mm、高度100mm的圆柱体。

3.根据权利要求1所述的基于裂纹闭合效应的风化花岗岩屈服点前能量耗散模型，其特征在于，步骤二中所述获得各试件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵康，马超，任春生，黄奇正，严雅静，邵海，钟俊诚，温道坦，
申请(专利权)人：生态环境部固体废物与化学品管理技术中心，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人