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随着水利水电工程、采矿工程、岩土工程、石油工程等地下岩体工程的发展,出现了越来越多的岩石力学问题。由于在工程实际中,岩石经常会遇到循环荷载的作用,因此开展对于岩石疲劳破坏问题的研究是十分必要的。在循环荷载作用下,岩石将承受重复应力和应变的作用,在这样的受力情况下,岩石即便是在低于静载强度荷载作用下亦会发生破损或失效,这种现象称为疲劳破损或疲劳失效。岩石在循环荷载作用下的强度和变形规律与静态荷载作用下有显著不同。以往对于岩石疲劳性研究主要采用有限的物理试验方法,受限于各种客观条件。而基于P-M准则的RFPA-Fatigue分析程序,可考虑岩土材料的非均匀性,考虑材料的拉伸破坏和剪切破坏机理作用。它还可以动态模拟岩石的疲劳渐进破坏过程。与其它方法相比较,在定量分析上述循环载荷对岩石疲劳性质的影响方面具有很好的适用性。因此,本文主要使用RFPA-Fatigue分析程序,按照国际标准建立数值模型,进行循环加载,定性、定量地分析各因素对岩石疲劳寿命的影响。
本文主要研究工作有:
1、建立岩石单轴压拉循环载荷作用下的强度衰减模型,提出简化的数学经验公式。
2、以物理实验数据为依托,利用强度衰减模型和经验公式确定疲劳修正因子。
3、结合算例得出岩石数值模型的疲劳破坏过程分析的结果,与物理实验数据相比较,说明RFPA-Fatigue分析程序在解决岩石疲劳性问题上的适用性。
4、通过设置不同均质度和上限应力值,进行数值模拟试验,希望找到岩石试件在细观状态下均质度和上限应力对疲劳寿命的影响。