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基于能量原理的砂岩破坏准则研究
中国煤炭期刊网
第４５卷第 １２期 煤炭科学技术 Ｖｏｌ４５ Ｎｏ１２
２０１７年 １２月 ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｃ. ２０１７
基于能量原理的砂岩破坏准则研究
１ １ １ ２
刘文博 ꎬ张树光 ꎬ郑大为 ꎬ赵洪达
(１ 辽宁工程技术大学土木工程学院ꎬ辽宁阜新 １２３０００ꎻ２ 鞍钢集团矿业设计研究院有限公司ꎬ辽宁鞍山 １１４００５)
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摘 要:为了分析不同孔隙水压条件对砂岩应力 应变关系的影响ꎬ采用ＭＴＳ８１２０３岩石试验机对饱
和砂岩进行不同围压、孔隙水压常规三轴压缩试验ꎬ结合能量原理推导出适用于水岩耦合下砂岩破坏
准则ꎬ并运用于数值模拟中进行分析验证ꎮ 结果表明:由于岩石加载过程自身就是一个能量积聚与释
放的过程ꎬ通过能量原理推导破坏准则ꎬ能更好地反映岩石破坏的真实情况ꎬ并通过引入孔隙水压影
响系数ꎬ来弥补软件不能模拟由于水压造成的裂隙扩展过程的缺陷ꎬ最终通过对比分析得出ꎬ能量破
－ －
坏准则的计算值与实际值相差小于５％ꎬ而Ｄｒｕｃｋｅｒ Ｐｒａｇｅｒ 与Ｈｏｅｋ Ｂｒｏｗｎ 准则误差值最大达到了
３Ｄ
３５３４％和３７１１％ꎮ 因此ꎬ利用ＦＬＡＣ 软件通过基于能量原理推导出在水岩耦合作用下岩石的破坏
准则是正确和合理的ꎮ
关键词:砂岩ꎻ孔隙水压ꎻ水岩耦合ꎻ能量原理ꎻ破坏准则
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中图分类号:ＴＤ３５３ 文献标志码:Ａ 文章编号:０２５３ ２３３６(２０１７)１２ ００７０ ０６
Ｓｔｕｄｙｏｎｓａｎｄｓｔｏｎｅｆａｉｌｕｒｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｅｎｅｒｇｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅ
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ＬＩＵＷｅｎｂｏ ꎬＺＨＡＮＧＳｈｕｇｕａｎｇ ꎬＺＨＥＮＧＤａｗｅｉ ꎬＺＨＡＯＨｏｎｇｄａ
(１ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＦｕｘｉｎ １２３０００ꎬＣｈｉｎａꎻ
２ＭｉｎｉｎｇＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＬｉｍｉｔｅｄꎬＡｎｓｈａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐꎬＡｎｓｈａｎ １１４００５ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｒｅｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｆｆｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒａｉｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅｓａｎｄｓｔｏｎｅꎬａｎＭＴＳ８１２.０３
ｒｏｃｋｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｒｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔｏｎｔｈｅｓａｔｕｒａｔｅｄｓａｎｄｓｔｏｎｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｆｉｎｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄ
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