高圍壓下砂巖循環(huán)加-卸載損傷本構及損傷閾值

劉之喜

（安徽理工大學土木建筑學院，安徽 淮南 232001）

地下巖石工程經常受到加-卸載作用，如交通、地震、巷道掘進等，為此諸多學者對巖石的加-卸載性質展開研究，然而這些研究極少涉及深部高地應力下巖石的加-卸載本構。深部巖體開挖作為高圍壓下巖石加-卸載作用的經典例子，在其掘進期間，圍巖受到高圍壓及加-卸載的反復作用，其動力響應隨之改變，對圍巖長期穩(wěn)定性的影響頗大，目前關于高圍壓下巖石循環(huán)加-卸載本構模型的研究較少。許多專家主要針對深部開采的定量界定與分析、低圍壓巖石本構模型建立、循環(huán)加-卸載試驗方法、疲勞變形特性、能量耗散等方面進行研究，取得了豐碩的成果[1-6]。

目前巖石循環(huán)加載損傷本構模型的建立主要有兩種方法：一是通過加-卸載試驗，假設巖石服從某些數學模型，從而建立巖石的數學本構模型；二是在巖石中引入損傷變量，為可靠地利用統(tǒng)計物理的概念奠定基礎，這方面的開創(chuàng)性工作為Weibull 的統(tǒng)計尺寸效應理論，即假設巖石的微元破壞服從Weibull 公式，微元強度服從某一強度準則，從而建立巖石的統(tǒng)計損傷本構模型[7-9]。李西蒙等[10]在單軸分級加-載作用的研究中建立了循環(huán)加-卸載條件下軸向應變與循環(huán)次數之間的理論模型，并且通過逆函數實現(xiàn)了對巖石疲勞壽命的預測。曹文貴等[11]在巖石本構模型研究中基于Weibull 公式對巖石的損傷模型進行了研究，將概率分布公式應用到巖石損傷力學中，通過大量的試驗驗證了其合理性與正確性，并且在工程實際中得到了應用。……