Published July 22, 2021 | Version v1
Publication Open

A Damage Constitutive Model for a Rock under Compression after Freeze-Thaw Cycles Based on the Micromechanics

Creators

  • 1. China University of Geosciences (Beijing)
  • 2. Ministry of Natural Resources
  • 3. North China Institute of Science and Technology
  • 4. Ministry of Transport

Description

The freeze-thaw cycles will cause continuous damage to the rock, which is much related to the microcrack length, rock permeability, and frost heaving pressure. However, the failure mechanism of the rock under compression after freeze-thaw cycles is not very clear; therefore, it is studied with the damage theory here. First of all, according to the hydraulic pressure theory, the relationship between the frost heaving pressure and the microcrack propagation length in one single microcrack is established based on the elastoplastic mechanics and fracture theory. Second, by assuming the total strain of the rock under compression is comprised of the initial damage strain, elastic strain, additional damage strain, and plastic damage strain, a constitutive model for a rock based on the deformation and propagation of the microcrack under compression after freeze-thaw cycles is established. Finally, the proposed model is verified with the test result. In all, the proposed model can perfectly reflect the deterioration of the rock mechanical behavior under compression after the freeze-thaw cycles.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ستسبب دورات ذوبان الجليد أضرارًا مستمرة للصخور، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بطول الكراك الصغير ونفاذية الصخور وضغط رفع الصقيع. ومع ذلك، فإن آلية فشل الصخور تحت الضغط بعد دورات ذوبان الجليد ليست واضحة للغاية ؛ لذلك، يتم دراستها مع نظرية الضرر هنا. بادئ ذي بدء، وفقًا لنظرية الضغط الهيدروليكي، يتم إنشاء العلاقة بين ضغط رفع الصقيع وطول انتشار الكراك الدقيق في شق صغير واحد بناءً على ميكانيكا البلاستيك المرن ونظرية الكسر. ثانيًا، من خلال افتراض أن الانفعال الكلي للصخور تحت الضغط يتكون من الانفعال الأولي للضرر، والانفعال المرن، والانفعال الإضافي للضرر، وانفعال التلف البلاستيكي، وهو نموذج تأسيسي لصخرة يعتمد على تشوه وانتشار الكراك الصغير تحت الضغط بعد إنشاء دورات ذوبان الجليد. أخيرًا، يتم التحقق من النموذج المقترح بنتيجة الاختبار. بشكل عام، يمكن أن يعكس النموذج المقترح تمامًا تدهور السلوك الميكانيكي للصخور تحت الضغط بعد دورات ذوبان الجليد.

Translated Description (French)

Les cycles de gel-dégel causeront des dommages continus à la roche, ce qui est largement lié à la longueur de la microfissure, à la perméabilité de la roche et à la pression de soulèvement due au gel. Cependant, le mécanisme de rupture de la roche en compression après les cycles de gel-dégel n'est pas très clair ; par conséquent, il est étudié avec la théorie des dommages ici. Tout d'abord, selon la théorie de la pression hydraulique, la relation entre la pression de soulèvement du gel et la longueur de propagation de la microfissure dans une seule microfissure est établie sur la base de la mécanique élastoplastique et de la théorie de la fracture. Deuxièmement, en supposant que la déformation totale de la roche sous compression est composée de la déformation de dommage initiale, de la déformation élastique, de la déformation de dommage supplémentaire et de la déformation de dommage plastique, un modèle constitutif pour une roche basé sur la déformation et la propagation de la microfissure sous compression après des cycles de gel-dégel est établi. Enfin, le modèle proposé est vérifié avec le résultat du test. En tout, le modèle proposé peut parfaitement refléter la détérioration du comportement mécanique de la roche en compression après les cycles de gel-dégel.

Translated Description (Spanish)

Los ciclos de congelación-descongelación causarán un daño continuo a la roca, que está muy relacionado con la longitud de la microgrieta, la permeabilidad de la roca y la presión de congelación. Sin embargo, el mecanismo de falla de la roca bajo compresión después de los ciclos de congelación-descongelación no está muy claro; por lo tanto, se estudia con la teoría de daños aquí. En primer lugar, de acuerdo con la teoría de la presión hidráulica, la relación entre la presión de elevación de la helada y la longitud de propagación de la microgrieta en una sola microgrieta se establece en función de la mecánica elastoplástica y la teoría de la fractura. En segundo lugar, suponiendo que la tensión total de la roca bajo compresión está compuesta por la tensión de daño inicial, la tensión elástica, la tensión de daño adicional y la tensión de daño plástico, se establece un modelo constitutivo para una roca basado en la deformación y propagación de la microgrieta bajo compresión después de los ciclos de congelación-descongelación. Finalmente, se verifica el modelo propuesto con el resultado de la prueba. En total, el modelo propuesto puede reflejar perfectamente el deterioro del comportamiento mecánico de la roca bajo compresión después de los ciclos de congelación-descongelación.

Files

3177464.pdf.pdf

Files (4.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c679fc3d2cc605498004bd8a55f35b9e
4.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نموذج تكويني للضرر لصخرة تحت الانضغاط بعد دورات ذوبان الجليد بناءً على الميكانيكا الدقيقة
Translated title (French)
Un modèle constitutif des dommages pour une roche en compression après des cycles de gel-dégel basé sur la micromécanique
Translated title (Spanish)
Un modelo constitutivo de daños para una roca bajo compresión después de ciclos de congelación-descongelación basado en la micromecánica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3185932842
DOI
10.1155/2021/3177464

Is supplement to
https://openalex.org/W563578127 (Other)
https://openalex.org/W4246947960 (Other)
https://openalex.org/W3034614071 (Other)
https://openalex.org/W2743956738 (Other)
https://openalex.org/W2379241931 (Other)
https://openalex.org/W2369457541 (Other)
https://openalex.org/W2363144834 (Other)
https://openalex.org/W2362270864 (Other)
https://openalex.org/W2323414109 (Other)
https://openalex.org/W2312714686 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1466422327
  • https://openalex.org/W1825783103
  • https://openalex.org/W1988948494
  • https://openalex.org/W1990678081
  • https://openalex.org/W1996899626
  • https://openalex.org/W2006757617
  • https://openalex.org/W2009574085
  • https://openalex.org/W2015387294
  • https://openalex.org/W2017793872
  • https://openalex.org/W2020549498
  • https://openalex.org/W2023697128
  • https://openalex.org/W2024171923
  • https://openalex.org/W2024448831
  • https://openalex.org/W2025242270
  • https://openalex.org/W2036850238
  • https://openalex.org/W2046042809
  • https://openalex.org/W2061916843
  • https://openalex.org/W2064724152
  • https://openalex.org/W2074751573
  • https://openalex.org/W2077345129
  • https://openalex.org/W2079827425
  • https://openalex.org/W2100643541
  • https://openalex.org/W2127774239
  • https://openalex.org/W2151671631
  • https://openalex.org/W2166340594
  • https://openalex.org/W2546439779
  • https://openalex.org/W2612240436
  • https://openalex.org/W2791142599
  • https://openalex.org/W2889043269
  • https://openalex.org/W2894632614
  • https://openalex.org/W2909776802
  • https://openalex.org/W2919741570
  • https://openalex.org/W2921018264
  • https://openalex.org/W3018649951
  • https://openalex.org/W3093227895
  • https://openalex.org/W4255187026