岩石非线性黏弹塑性损伤蠕变模型研究及其参数识别

为更加准确地描述岩石初始蠕变阶段的非线性特征,采用非线性黏性元件替代汤姆逊体(Poyting-Thomson)中的线性黏性元件,建立非定常参数的汤姆逊体。将改进后的汤姆逊体与黏性元件及考虑损伤变量的黏塑性体串联,建立1种新的岩石非线性黏弹塑性流变模型,并推导出该模型的一维及三维蠕变本构方程。研究结果表明:该模型能充分反映岩石蠕变阶段的损伤破裂过程。结合Levenberg-Marquardt算法对蠕变曲线进行分析和模型参数识别,新的岩石非线性黏弹塑性流变模型与蠕变试验数据拟合结果相关系数在0.96以上,表明该模型能够准确地描述岩石在低应力下减速蠕变阶段、等速蠕变阶段,能够更准确描述岩石在高应力下的加速蠕变特征。研究结果可为岩体工程的长期稳定性研究提供理论依据。

压力水作用下碳质页岩三轴流变特征及模型研究

利用MTS岩石力学试验机,得到了干燥和受压力水作用的碳质页岩的三轴流变试验曲线,对比分析了干燥页岩和受压力水作用页岩的流变特征的异同;在此基础上,由受压力水作用页岩的流变特征,构建了六元件线性黏弹塑性流变模型,得到压力水作用下页岩的本构方程和蠕变方程,并利用流变试验结果求解了模型的流变参数。试验结果表明压力水降低了页岩的屈服强度,加剧了页岩的流变特征。流变模型与试验结果对比显示,所建线性模型能够较好的描述受压力水作用页岩的减速蠕变和等速蠕变阶段,可用来研究承压水作用下防水煤岩柱的流变性质和长期稳定性。