地裂缝带Q3原状黄土三维蠕变本构辨识方法

"改进西元模型"是由西元体和村山体串联组成,它包含了黏弹性、黏塑性、黏弹塑性三种基本流变力学性态。本文基于统一流变力学模型理论,结合所得"改进西元模型"的性质及蠕变曲线的特征,对蠕变本构方程进行辨识,获得了西安地区地裂缝带Q_3原状黄土在不同应力水平下的一维蠕变本构方程。考虑到室内试验及实际工程问题均为三维状态,将一维本构模型进行推广,得到了三维蠕变模型,并对其本构方程进行求解。结果表明,所选本构方程较为准确地反映了西安地区地裂缝带Q_3原状黄土的流变性能。

恒载作用下轴对称圆巷围岩的流变变形方程求解

建立围岩-支护相互作用流变变形机制的数学力学模型是解决岩石地下工程支护问题的有效途径,其关键问题是,在围岩产生流变变形的过程中支护是如何对围岩进行作用的。根据基于Levy-Mises本构关系及D-P屈服准则的轴对称圆巷的理想弹塑性解、一维蠕变曲线的等时曲线相似的假设以及三维流变试验结果,推导出了原岩应力和被动支护反力均为恒载,且巷道围岩为三维应力状态下的蠕变方程及轴对称圆巷围岩的非线性黏弹塑性流变变形计算公式。与前人的工作相比,文中推导的公式中含有对围岩流变变形起决定作用的2个参数,即原岩应力p0和岩石材料的单轴塑性屈服应力σs,因此公式推导的理论基础更加完备、可信度更高。

岩石非定常Burgers蠕变模型及其参数识别

针对岩石蠕变的非线性特征,提出了一种非线性黏壶元件,并分别替换Burgers模型中的两个线性黏壶元件,从而建立了一种非定常参数Burgers模型。推导了非定常Burgers模型的一维蠕变方程,分析模型参数?1与?2取值范围对蠕变方程的影响,从理论上确定了非定常模型能够描述蠕变的3个阶段。在此基础上,将非定常Burgers模型的蠕变方程推广至三维应力状态下,并基于Levenberg-Marquardt算法对向家坝岩石的三轴压缩蠕变试验曲线进行拟合及参数识别。通过对比定常与非定常Burgers模型的拟合曲线与相关系数,可以发现非定常Burgers模型拟合效果更好,且能够准确描述包括加速蠕变在内的岩石三阶段蠕变特性,验证了所构建非线性模型的适用性与合理性。

巷道围岩在温度-应力耦合下的分数阶蠕变本构模型

基于损伤积累构建非定常Abel黏壶,也对弹簧元件建立非定常化,并结合分数阶理论建立一维非定常参数蠕变模型;在此基础上按照类比法和考虑屈服函数和塑性势函数对黏塑性变形的影响,将一维模型推广到三维状态下使得其更符合工程实际。采用试验数据和最小二乘法对模型参数进行识别,并通过将两者曲线进行对比验证。结果表明:改进后的温度-应力耦合分数阶蠕变本构模型可以很好地描述岩石的蠕变特性,尤其是对加速蠕变变形规律的描述。