基于应力-时间双阈值条件的岩石黏弹塑性蠕变模型

• 作者: 崔阿能 胡斌 崔凯 刘杨 李京
• 来源期刊: 公路交通科技
• 学科: 工学
• 关键词: 隧道工程 本构模型 非线性蠕变 砂岩 双阈值条件
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 隧道工程
• 页码范围: 125-132
• 页数: 8页
• 分类号: TU457
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-0268.2022.02.015

摘要

针对传统蠕变模型在衰减蠕变阶段拟合精度不高、无法刻画加速蠕变阶段非线性特征的不足,根据岩石流变试验中黏性系数在不同应力水平和不同蠕变阶段中的变化规律,建立了 2种黏性系数随应力水平和时间变化的黏性元件N1、N2,将N,替换饱依丁-汤姆逊体中的黏性元件,将N2与包含应力阈值和时间阈值双开关的塑性元件组合得到一个新的黏塑性元件,将其与改进后的饱依丁-汤姆逊体串联,得到一种新的岩石非线性黏弹塑性五元件蠕变模型,并推导至三维应力状态.对提出的蠕变模型进行稳定性及模型参数敏感性分析,从理论上证明了模型的合理性和科学性.阐述了模型各参数的求解方法.基于岩石加速蠕变阶段应变-时间曲线的特点,研究了加速蠕变阶段启动时间的确定方法.采用该模型对工程现场大尺寸软岩压缩流变试验和室内小尺寸饱水硬岩剪切流变试验数据进行拟合验算,计算结果的相关性系数均在0.95以上,说明拟合效果较好,验证了该模型的正确性和适用性.结果表明:根据流变试验各阶段岩石黏性系数随应力及时间的变化规律,采用流变力学理论构建的黏弹塑性蠕变模型物理意义明确,应力、时间双阈值条件下拟合得到的模型参数更准确,能更好地刻画岩石加速蠕变阶段的非线性特征.