爆破載荷下錨固巖體的累積損傷及承載性能衰減規(guī)律

爆破作為巷道掘進常用的破巖手段，在開挖目標巖體的同時必然對巷道錨桿支護結構造成損傷和破壞，本課題圍繞爆破載荷對錨固巖體的累積損傷弱化與承載性能衰減，采用光纖光柵全尺度傳感錨固結構對爆破載荷的動態(tài)響應試驗，系統(tǒng)研究不同錨固方式、不同承載條件下爆破載荷對錨固巖體的累積損傷弱化效應，揭示巷道不同部位爆破損傷，建立錨固巖體的爆破累積損傷力學模型和演化方程，定量描述多次爆破荷載對錨固巖體累積損傷效應。分析了循環(huán)荷載參數對錨固體承載性能的影響。確定了爆破累積損傷與錨固體承載能力下降之間的內在聯(lián)系，得出以累積損傷為指標的錨固巖體承載性能衰減規(guī)律，確定爆破載荷下錨桿支護結構失穩(wěn)判據，研究了錨固巖體主要失效模式與錨固系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性，這將為錨固巖體爆破損傷安全評價與合理確定錨桿支護參數提供重要的理論依據和普遍的實踐指導意義。 2100433B

本課題圍繞爆破載荷對錨固巖體的累積損傷弱化與承載性能衰減，采用光纖光柵全尺度傳感錨固結構對爆破載荷的動態(tài)響應試驗，系統(tǒng)研究不同錨固方式、不同承載條件下爆破載荷對錨固巖體的累積損傷弱化效應，揭示加錨條件下頻繁爆破造成的被錨介質、錨固界面的累積損傷機理與發(fā)展規(guī)律，建立錨固巖體的爆破累積損傷力學模型和演化方程，定量描述多次爆破荷載對錨固巖體累積損傷效應。分析爆破累積損傷與錨固體承載能力下降之間的內在聯(lián)系，得出以累積損傷為指標的錨固巖體承載性能衰減規(guī)律，確定爆破載荷下錨桿支護結構失穩(wěn)判據，這將為錨固巖體爆破損傷安全評價與合理確定錨桿支護參數提供重要的理論依據和普遍的實踐指導意義。

本課題針對巖石開挖工程廣泛關注的爆區(qū)附近圍巖穩(wěn)定問題,開展重復爆破荷載條件下巖石動態(tài)疲勞損傷特性研究。通過設計一套實現重復爆破荷載加載試驗裝置進行試驗，研究重復爆破荷載彈性波作用下巖體疲勞損傷特征、裂紋分形演化和疲勞強度變化規(guī)律，將裂紋擴展規(guī)律和疲勞累積損傷演化統(tǒng)一起來，定義與多次爆破載荷相對應的疲勞損傷因子；并進一步分析研究疲勞參數對巖石疲勞劣化的機理和對巖石疲勞損傷壽命的影響。通過編制XFEM（擴展有限元）程序對巖石動態(tài)疲勞損傷特性、斷裂特性和裂紋擴展進行數值模擬研究，為巖石開挖工程圍巖安全控制提供科學依據和實用手段。

中文名稱

累積損傷法則

英文名稱

cumulative damage rule

定　　義

計算交變載荷下所造成損傷不斷累積以至破壞的法則。

應用學科

航空科技（一級學科），飛行器結構及其設計與強度理論（二級學科）

在疲勞研究過程中，人們早就提出了“損傷”這一概念。所謂損傷，是指在疲勞過程中初期材料內的細微結構變化和后期裂紋的形成和擴展。累積損傷規(guī)律是疲勞研究中最重要的課題之一，它是估算變幅載荷作用下結構和零件疲勞壽命的基礎。

大多數結構和零件所受循環(huán)載荷的幅值都是變化的，也就是說，大多數結構和零件都是在變幅載荷下工作的。變幅載荷下的疲勞破壞，是不同頻率和幅值的載荷所造成的損傷逐漸累積的結果。因此，疲勞累積損傷是有限壽命設計的核心問題。