冻融循环作用下砂岩蠕变特性及损伤模型研究

• 作者: 万亿 米冠宇 裴本灿 陈国庆
• 来源期刊: 工程地质学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 砂岩 冻融循环 蠕变试验 损伤力学 本构模型
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 岩体工程地质
• 页码范围: 19-28
• 页数: 10页
• 分类号: P642.3
• 字数: 7144字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-363

摘要

青藏高原高寒地区岩体长期稳定性受冻融作用影响显著,有必要开展冻融岩石的时效性特征研究.为探讨砂岩在冻融循环作用下的蠕变劣化特性,基于不同冻融循环次数后石英砂岩及红砂岩单轴蠕变试验结果,深入分析了冻融循环对砂岩各蠕变阶段的影响特征.研究表明,在非屈服应力条件下,试样在衰减蠕变阶段的蠕变时长随着冻融循环次数的增加而明显减小,对应蠕变量及蠕变速率增大;在屈服应力条件下,试样进入加速蠕变阶段的应力阈值随着冻融循环次数的增加而逐渐降低,对应从稳定蠕变到加速破坏所经历的时间更短,破坏时累计的应变增量更大;在长期荷载作用下,试样的宏观破裂形态随循环次数的增加逐步由单一斜剪切破坏模式向共轭断面拉剪复合型破坏模式演化.根据试验结果,提出了具有冻融与长期受荷劣化特征的非定常性黏弹性系数损伤演化方程,将其引入西原模型构建了考虑冻融损伤的砂岩蠕变本构模型.利用冻融后红砂岩蠕变试验数据对模型进行了参数辨识与比较分析,验证了模型的正确性及适用性.通过对模型参数进行拟合分析,揭示了黏弹性冻融损伤系数随冻融循环次数的变化规律,表明了长期受荷损伤参数具有控制加速蠕变幅度的重要作用.研究结果对于高寒山区岩体长期稳定性评价具有一定意义.