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不同加载条件下岩石强度尺寸效应的数值模拟
  • ISSN号:1003-1243
  • 期刊名称:水力发电学报
  • 时间:2011
  • 页码:147-154
  • 分类:TV31[水利工程—水工结构工程]
  • 作者机构:[1]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, [2]中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京102600
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2009CB724604); 国家自然科学基金重点项目(51039003); 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室项目(2009-ZY-4)
  • 相关项目:高危堰塞湖形成、溃决机理与风险调控理论
中文摘要:

岩石材料由于非均质性,其强度值具有明显的尺寸效应。而作为一种试验指标,岩石的强度尺寸效应与加载条件有关,不同的加载条件下其尺寸效应既有相同的规律,也存在差异。本文用真实破裂过程分析系统RFPA,对压缩试验、拉伸试验及三点弯曲试验进行数值模拟,得到不同加载条件下岩石强度尺寸效应的数值结果。由此可知,岩石的峰值强度和残余强度均随着尺寸的增加而降低,可以用Weibull尺寸效应律进行拟合,拟合效果较好,但其破坏形态不会显著改变。不同加载条件下岩石材料强度尺寸效应的差异可以通过其破坏时的均质度来反映,不同的加载条件有着不同的均质度,为一个动态参数。其值越大,表示岩石破坏时越均匀,尺寸效应越不明显。基于此,三点弯曲试验强度尺寸效应最为明显,单轴拉压试验次之,有侧压的压缩试验最不明显。在目前对尺寸效应的理论研究仍不尽人意的情况下,数值模拟可视为一种研究岩石强度尺寸效应的有效途径。

英文摘要:

The strength of rock materials shows an obvious size effect due to heterogeneity,while as a test index it is also related to loading conditions.This means that the strength may follow a similar strength size effect law that should,however,vary slightly with different loadings.In this work,three loadings of compression,tension and three-point bending were numerically simulated using a realistic failure progress analysis(RFPA) code and test data of rock specimens in various sizes,and the results of three loadings were analyzed for each specimen volume.It was found that both the peak strength and residual strength decrease with the size,while the failure mode in each loading case is nearly the same no matter how specimen sizes are.The strength-volume relationship fits well the Weibull strength size effect law.It was also found that the difference of strength size effect in different loading cases can be represented by a homogeneity factor of the material at the failure stage,a parameter that is not static but dynamically varies with loading conditions.If this factor is greater,the material is more homogenous and the strength size effect shows less obvious.Based on this factor,it is easily shown that the strength size effect is more significant in the three-point bending test,while less significant in the confining compression test.Thus,besides theoretical approach,numerical test provides a suitable and effective tool in the study of rock material size effect.

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期刊信息
  • 《水力发电学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国水力发电工程学会
  • 主编:李庆斌
  • 地址:北京清华大学新水利馆211室
  • 邮编:100084
  • 邮箱:
  • 电话:010-62783813
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-1243
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2241/TV
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 优秀学术期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:12057