摘要:

利用室内试验研究土体蠕变特性时,因受试验条件限制较少开展七体的排水蠕变特性试验研究.对于先还原土体的先期固结条件,然后再开展土体的三轴排水蠕变特性试验的研究更少.为此,以淤泥土为研究对象,通过k0固结三轴排水蠕变试验探讨了饱和淤泥土在轴向加载和侧向减载条件下的排水蠕变特性.由试验数据可知:排水条件下,两种应力路径的轴向蠕变规律基本一致,体积应变明显小于轴向应变,且随时间的延长呈现一定程度的剪缩与剪胀交替性.首次利用三单元力学模型推测出淤泥土的蠕变起始时间为施加偏应力荷载后的100～200min之间.提出淤泥土蠕变系数的概念并总结其变化规律,得知淤泥土的蠕变系数与偏应力水平密切相关,即不论围压及加载方式如何,蠕变系数均随应力水平增大而增大,且基本呈直线关系,而与前期固结围压大小、蠕变荷载施加方式关系不大.最后提出了淤泥土蠕变本构模型建立的思路,即用南水双屈服面模型描述瞬时变形量和用蠕变经验公式描述蠕变变形量相结合的方式来建立蠕变本构模型.

摘要:

泥岩夹层在盐溶建腔阶段难以被溶蚀,盐层溶采后仍赋存于腔内.针对平顶山地下储气库在储气运行阶段,未被溶蚀的夹层因岩体流变性出现垮塌而影响储气库安全运行的难题,提出一种基于夹层垮塌时间的稳定性评价方法.首先,根据弹性板壳理论建立夹层力学模型,解得夹层局部破坏的极限应变;其次,根据夹层岩样蠕变实验,建立蠕变本构模型.最后,结合夹层力学模型与蠕变本构模型,建立垮塌时间计算模型,并利用基于PSO算法的Matlab程序对平顶山储气库夹层不同预设厚度的垮塌时间值计算,对临界垮塌厚度值进行反演计算.结果表明:随夹层厚度增加,其计算垮塌时间增大,夹层稳定性提高;厚度相同的夹层,其跨径越大,计算垮塌时间值越小,计算临界垮塌厚度值越大,即稳定性越差;对小于临界垮塌厚度的夹层,其在设计使用年限内垮塌失稳风险较高,反之则垮塌失稳风险较小.

摘要:

为揭示泥岩在不同应力环境下的蠕变力学特性,对取自某在建工程的紫红色泥岩分别进行围压为0.5,1.0,2.0,5.0 MPa的分级加载蠕变试验.试验研究表明:围压越大,泥岩的强度越大,塑性变形能力越强,流变特性越显著;相同围压下,稳态蠕变速率随偏应力呈幂指数函数型增长;相同偏应力下,稳态蠕变速率随围压升高而降低;利用等时应力-应变曲线法,得到泥岩的长期强度分别为11,16,22.5,29 MPa,均较各自围压下短期强度值降低40％～45％;通过摩尔强度准则得到的长期内聚力和内摩擦角分别为3.09 MPa和34.8°,分别较短期参数降低20.6％和25.9％.根据研究成果给出了一种带应变触发的分数阶蠕变本构模型,理论曲线与试验曲线拟合度良好,能较好地模拟泥岩的蠕变全过程.

摘要:

针对川东北油气田盐岩地层普遍出现的套损现象,对该地层段盐岩的蠕变特性进行研究.用非定常黏壶元件替换广义Kelvin模型中的线性黏壶元件,建立非定常广义Kelvin模型;将其与能够描述盐岩稳态蠕变特征的Heard模型进行串联,构建新的四元件NGKH盐岩非线性蠕变本构模型,可以描述盐岩的衰减蠕变阶段和稳态蠕变阶段特征.基于室内三轴蠕变试验结果,利用Levenberg-Marquardt算法对NGKH模型蠕变参数进行识别.基于FLAC3D的UDM接口程序,采用C++编程语言对其进行二次开发;并通过三轴蠕变试验的数值模拟对开发NGKH模型进行验证.研究结果表明:NGKH模型的拟合结果与室内试验结果吻合良好,该蠕变模型能够准确描述盐岩的非线性蠕变特性;通过黏弹性与非线性计算结果,验证了开发NGKH模型程序的正确性和合理性.

摘要:

冰作为冻土的基本组成部分,对冻土蠕变的加速蠕变阶段有重要影响.温度通过影响冻土中冰的冻结与融化过程,及其黏塑性流动,引起冻土结构的强化与弱化,从而成为了决定冻土蠕变力学行为的关键因素之一.同时,外部应力也造成冻土的强化与弱化,影响着冻土的蠕变.通过引入硬化因子与损伤因子来考虑温度、应力造成的冻土材料强化与弱化.硬化因子H代表了蠕变过程中强化效应的大小,而损伤因子D则代表了由弱化效应造成的冻土材料相关参数的折减比例,进而提出了适用于冻土的改进西原蠕变本构模型.该模型预测值与试验数据的比较表明:改进的模型不仅能较好地描述初始蠕变阶段、稳定蠕变阶段,而且相比于传统模型,能更好地描述冻土加速蠕变阶段,具有合理性与一定的实用性.

摘要:

在诸多岩土工程如高放核废料处置、地热资源开发等应用中需要考虑软岩的长期力学特性，而温度升高会对软岩材料的蠕变破坏特性产生复杂影响，建立能反映蠕变破坏特性的本构模型具有理论价值和现实意义。从连续介质力学入手，基于下负荷面剑桥模型和等价应力的概念，建立了能描述软岩在温度作用下蠕变过程的热弹黏塑性模型。利用自主开发的仪器，采用大谷石进行了不同围压下的三轴蠕变试验，并对模型进行了验证。多种实验结果表明，材料在不同应力状态下，存在最优温度使得蠕变破坏最慢，此外，受温升影响时存在蠕变破坏加快和减慢两种现象，提出的模型能统一描述这两种现象。分析了模型特性，总结了不同材料参数和应力状态对蠕变规律的影响。

摘要:

为研究下伏采空区道路修筑技术,综合考虑采空区与道路的相对位置、采空区活跃状态等因素,结合实时监控数据,采用改进蠕变本构模型,分析计算了下伏采空区条件下路基沉降与水平变形规律.计算表明,处于活跃期的采空区对上方路基沉降变形的影响较大,约为稳定期采空区条件下沉降的5倍;当采空区边界距路基底侧80 m以外时,可以忽略其对路基变形的影响.在此基础上,推导了矩形截面采空区上方路基沉降的三点法指数曲线预测模型,预测结果与工程监测数据吻合较好,可应用于下伏采空区道路的设计与施工.

摘要:

对延安地区Q2黄土进行了三轴蠕变试验,通过试验得到了延安Q2黄土不同含水率及不同围压条件下应变-时间曲线和应力应变等时曲线.经过曲线分析发现,应力水平、围压及含水率对延安Q2黄土的蠕变特性具有较大影响,且当应力水平高于试样的屈服应力时,Q2黄土表现出显著的非线性蠕变特性.根据蠕变试验结果及模型原理,利用类比法建立了三维应力状态下的黏弹塑性蠕变模型.在此基础上,建立了考虑瞬时损伤的黄土蠕变本构模型,并运用拟牛顿法对模型中的各项参数进行拟合,结果表明:该本构模型适用于延安地区Q2黄土的蠕变研究,同时,期望该研究成果能为黄土高原其他地区岩土工程设计提供理论及实践意义.