裂隙岩石抗剪强度弱化临界水压力及统计损伤本构模型

作     者：谢辉 陈英 向勇 王皓冉 马芳平 XIE Hui;CHEN Ying;XIANG Yong;WANG Haoran;MA Fangping

作者机构：清华四川能源互联网研究院成都610000 四川水发勘测设计研究有限公司成都610015 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 国能大渡河流域水电开发有限公司成都610041 

基　　金：国家重点研发计划项目(2019YFB1310504) 国家自然科学基金资助项目(U21A20157,52009064) 四川省科技计划资助项目(2022YFSY0011,2023YFS0410) 

出 版 物：《清华大学学报（自然科学版）》 (Journal of Tsinghua University(Science and Technology))

年 卷 期：2023年第63卷第7期

页      码：1113-1123页

摘      要：水岩耦合作用下的坝肩岩石强度参数弱化效应对高拱坝枢纽的长期安全稳定运行具有重要影响。针对坝肩裂隙大理岩抗剪强度参数的水压弱化效应,首先,采用岩石力学测试系统,开展了不同渗透水压作用下裂隙岩石三轴压缩试验;其次,结合岩石应力应变曲线分析了渗透水压对裂隙岩石抗压强度、黏聚力和摩擦系数的影响;最后,基于有效应力原理,分析获得岩石的弱化临界水压力,进而研究了考虑渗透水压的岩石统计损伤本构模型。结果表明:渗透水压对裂隙大理岩抗剪强度参数的影响主要表现为其对黏聚力的弱化效应,黏聚力弱化率随渗透水压增大会大幅度增加,最大弱化率接近100%,黏聚力弱化率为0时的水压力为弱化临界水压力。弱化临界水压力作为渗透水压对岩石强度和黏聚力弱化的界限值,可用于界定渗透水压对裂隙岩石抗剪强度的影响规律。基于渗透水压对抗剪强度参数的影响,构建了考虑水压弱化效应的岩石统计损伤本构模型,并进行试验数据验证,结果表明:该模型能实现水岩耦合作用下岩石破裂全过程的演变规律计算。研究成果对裂隙岩石弱化效应与高拱坝坝肩的稳定分析具有一定的参考价值。

主 题 词：裂隙岩石 抗剪强度参数 弱化效应 临界水压力 本构模型 

学科分类：08[工学] 080104[080104] 0815[工学-矿业类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.019

馆 藏 号：203122409...