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中低应变率下的岩石损伤本构模型研究
  • ISSN号:1000-7598
  • 期刊名称:岩土力学
  • 时间:2015.3.10
  • 页码:795-802
  • 分类:P634.1[天文地球—地质矿产勘探;天文地球—地质学]
  • 作者机构:[1]西南石油大学机电工程学院,四川成都610500, [2]西南石油大学现代油气装备教育部重点实验室,四川成都610500, [3]宝鸡石油机械责任有限公司,陕西宝鸡721000
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.51174173)
  • 相关项目:单次冲击加卸载后岩石全程动态本构特性及应用研究
中文摘要:

深部岩石的破碎与钻探中,岩石主要处在中低应变率的载荷作用下,而目前的研究还沿用中高应变率推导的动态损伤本构关系。从工程背景和试验角度分析了中低应变率下的岩石动力学特性,提出Maxwell体、Bingham体和损伤体的并联模型,借助拉普拉斯变换,引入基于岩石孔隙、裂隙劣化的损伤变量,导出了中低应变率下的岩石动态损伤本构模型。利用该模型对泥质砂岩和花岗岩在应变率为87 s-1、382 s-1、673 s-1时的应力-应变试验数据进行拟合,并将拟合结果与实测数值、原文献拟合曲线对比,结果表明该理论模型适用性较好。分析拟合参数可知,该动态损伤本构模型能够主动适应中低应变率两类情况,本构曲线和损伤变量的变化符合实际情况。

英文摘要:

When drilling is executed in the deep rock mass, rock is mainly subjected to loads with medium and low strain rates.However the medium and high strain rates damage constitutive model is still used instead, which doesn't adapt to the real situation.The dynamic characteristics of rock under medium and low strain rates are analyzed from engineering background and practical experiments. A parallel model of rock, which is made up of Maxwell element, Bingham element and damage element, is proposed.The damage parameter based on degradation of pore and fissure is introduced with Laplace transformation. A new dynamic damage constitutive model of rock is derived. The proposed model is used to fit the stress-strain curves of argillaceous sandstone and granite at strain rates of 87 s-1, 382 s-1 and 673 s-1. By comparing fitting resu>s with the experimental data and literature resu>s, it is shown that the proposed model is suitable for the behavior of rock under medium and low strain rates. With analyzing the fitting parameters,the proposed model can actively adapt to medium and low strain rates. The variations of constitutive curves and damage parameters are in agreement with the practical situation.

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期刊信息
  • 《岩土力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 主编:孔令伟
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:ytlx@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87198484 87199252
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7598
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1199/O3
  • 邮发代号:38-383
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,美国《工程索引》EI收录期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,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:56873