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岩体动态力学性能低温劣化及其对应力波传播的影响
结题报告
批准号:
11572282
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
范立峰
依托单位:
学科分类:
A1301.岩体力学与土力学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
沈佳轶、郑俊、泮晓华、肖志鹏、谢威、万璋、余文飞、童凯凯
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中文摘要
岩体低温动态力学性能研究是低温岩体工程动态破坏机理和安全性分析的基础。本项目首先采用冲击试验研究裂隙岩体和节理的低温非线性动态力学行为,并建立相应的本构模型,分析温度、动载、含水率等多种耦合因素对裂隙岩体和节理低温非线性动态力学行为的影响;其次,改进等效连续介质模型考虑裂隙岩体的低温非线性动态力学行为,改进位移不连续模型考虑节理的低温非线性动态力学行为,以此建立节理裂隙共存时低温岩体中波传播分析力学模型,分析多种耦合因素对节理裂隙岩体低温动态力学响应的影响;在此基础上,建立岩体动态力学性能的低温劣化模型,分析岩体动态力学性能的低温劣化规律,揭示温度、动载、含水率等多种耦合因素对岩体动态力学性能低温劣化的影响。
英文摘要
The investigation of dynamic behavior of frozen rock mass is of extreme importance for dynamic analysis of frozen rock mass structures, such as feasibility analysis and safety assessment. Firstly, the proposed project performs series of dynamic tests to investigate the nonlinear mechanical behavior of micro-crack and macro-joint under low temperature. The corresponding nonlinear constitutive relations are proposed to investigate the thermo-hydro-mechanical coupling effects on the dynamic behavior of frozen micro-cracked rocks and macro-joints. Secondly, the equivalent medium model and the displacement discontinuity model are modified to consider the nonlinear behavior of frozen micro-cracked rock and macro-joint, respectively. A wave propagation method is derived to investigate the thermo-hydro-mechanical coupling effects on the dynamic response of frozen rock mass with co-existence of micro-cracks and macro-joints. Finally, a dynamic behavior deterioration model of frozen rock mass is proposed and the thermo-hydro-mechanical coupling effects is systemically investigated.
近年来,随着川藏铁路等重大工程的实施,极地岩石力学与寒区岩石力学等低温岩石力学研究越来越被重视。如何针对低温岩土工程,避免和减小动载荷作用下低温岩体的损伤是工程界亟需解决的关键科学问题之一。.在本项目的支持下,主要开展了以下三方面的工作:. 首先,开展了一系列低温岩石冲击试验,系统研究了低温岩石的动态力学行为,分析了冻融循环、低温对岩石强度、破坏形态、能量吸收率等物理力学特性的作用机制,提出了适合低温岩石力学的测量方法,揭示了温度对岩石力学劣化的影响规律。. 其次,提出了复杂岩体中的应力波传播分析方法,改进了位移不连续模型,考虑了波阻抗的影响,揭示了应力波在复杂岩体节理面的透反射机制,完善了应力波传播理论,并且通过数值流形法将波传播理论应用于地下工程稳定性模拟。. 最终,通过细观力学手段,提出了适用于岩石力学性能劣化研究的各向异性因子和非均匀性因子,揭示了温度对岩石力学性能劣化的作用机理,并且提出了一种可便捷应用于工程实践的经纬线分析方法。. 本项目提出的复杂岩体中的波传播计算方法和细观力学分析方法,为低温岩土工程提供了技术参数,完善了岩石动力学理论。在本项目的资助下,培养硕士生6人,博士生6人,共发表SCI论文18篇,中文核心期刊论文2篇,登记软件著作权1项,授权实用新型专利1项,授权国家发明专利4项,实质性审查发明专利3项。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2019
期刊:实验力学
影响因子:--
作者:高经纬;马国伟;范立峰
通讯作者:范立峰
Modeling 2D transient heat conduction problems by the numerical manifold method on Wachspress polygonal elements
在 Wachspress 多边形单元上通过数值流形方法对二维瞬态热传导问题进行建模
DOI:10.1016/j.apm.2017.03.043
发表时间:2017-08
期刊:Applied Mathematical Modelling
影响因子:5
作者:Zhang H. H.;Han S. Y.;Fan L. F.
通讯作者:Fan L. F.
DOI:10.1016/j.enganabound.2018.01.003
发表时间:2018-03
期刊:Engineering Analysis with Boundary Elements
影响因子:3.3
作者:Zhang H. H.;Han S. Y.;Fan L. F.;Huang D.
通讯作者:Huang D.
DOI:10.1016/j.jappgeo.2016.06.012
发表时间:2016
期刊:Journal of Applied Geophysics
影响因子:2
作者:Fan L. F.;Wu Z. J.
通讯作者:Wu Z. J.
DOI:10.1016/j.tust.2019.103032
发表时间:2019-10
期刊:Tunnelling and Underground Space Technology
影响因子:6.9
作者:Fan L F;Zhou X F;Wu Z J;Wang L J
通讯作者:Wang L J
应力波作用下高温后岩体的动力耗能机理研究
  • 批准号:
    12172019
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    范立峰
  • 依托单位:
冷却热冲击下岩石剩余动力性能及应力波传播特性研究
  • 批准号:
    51778021
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    范立峰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金