地震荷载作用下裂隙岩体动态疲劳损伤特性研究

随着我国西部许多大型和巨型岩体工程与环境岩石工程的兴建，裂隙岩体在地震动态循环荷载作用下的疲劳机制是岩石力学与工程学科面临的重要前沿课题。本项目将从裂隙模型试样制作，疲劳损伤试验测试、损伤识别方法和数值仿真试验几个方面展开研究，初步探索裂隙几何特性（节理倾角、间距等）和地震荷载特性（加载频率、振幅等）对裂隙岩体一般动力学性质及疲劳损伤性质的影响机制与变化规律。在此基础上，研究动态循环荷载作用下裂隙岩体介质的应变率特性、疲劳损伤特性和它们之间的耦合特性，揭示裂隙岩体地震往复荷载作用下的疲劳损伤规律与破坏机制，为裂隙岩体地震动态疲劳损伤本构关系的理论研究及工程应用打下坚实基础，为我国西部水利、交通和能源工程中的裂隙岩体地震稳定性等关键问题研究提供理论与技术支持。

随着我国西部许多大型和巨型岩体工程与环境岩石工程的兴建，裂隙岩体在地震动态循环荷载作用下的疲劳损伤机制是岩石力学与工程学科面临的重要前沿课题。本项目从裂隙模型试样制作，疲劳损伤试验测试、损伤识别方法和数值仿真试验几个方面展开研究，初步探索裂隙岩体一般动力学性质及疲劳损伤性质的影响机制与变化规律。首先，通过广泛调研查阅国内外文献资料，开展岩体地下洞室工程震害调查；针对依托工程大岗山水电站建立典型岩体结构及开展地震危险性评价。由此建立了地下洞室震害的统计规律认识、岩体结构的分析依据与地震动参数输入标准。在此基础上，研究裂隙模型试样制备技术，结合岩体力学试验资料进行模型配比试验，制作具有代表性的裂隙模型试样；结合损伤测试技术与数值模拟技术，研究动态循环荷载作用下裂隙岩体介质的应变率特性、损伤特性和它们之间的耦合特性。建立了可以考虑加载速率和加载应力水平影响的动态损伤模型。最后，针对有限差分程序FLAC3D进行二次开发，研究动态损伤本构模型的数值实现方法；以大岗山水电站地下厂房为研究对象，应用所建的动力学模型进行地震动力响应计算及稳定性研究，探讨了裂隙岩体地震往复荷载作用下的损伤规律与破坏机制。为裂隙岩体地震动态损伤本构关系的理论研究及工程应用打下坚实基础，可以为我国西部水利、交通和能源工程中的裂隙岩体地震稳定性等关键问题研究提供理论与技术支持。