红层泥岩剪切蠕变特性及非定常本构模型研究

滇中红层泥岩具有显著的流变特性,会给当地工程建设带来安全隐患。选取狮子山隧洞段的红层泥岩进行分级加载蠕变试验,对其蠕变特性开展研究。结果表明,在较低应力状态下,岩样主要表现为衰减蠕变,而在较高应力状态下,岩样将发生从衰减蠕变、等速蠕变直至加速蠕变破坏的全过程蠕变。对岩样各阶段变形数据进行回归分析,建立拟合方程,发现岩样各阶段变形具有显著的非线性变形特性。根据岩样的非线性变形特性提出了1个指数型加速元件,通过与Bingham体中的黏性元件串联形成改进的Bingham体,使其能克服传统Bingham体模拟加速阶段存在的不足,并同时对Hoek体及Kelvin体进行非线性改进,然后通过将非线性Hoek体、Kelvin体与改进Bingham体串联,建立了1个能够描述滇中红层泥岩蠕变特性的非线性、非定常黏弹塑性岩石蠕变模型。通过与不同剪应力下红层泥岩的蠕变试验曲线进行比较,发现理论模型得到的结果与试验数据吻合较好,表明所建模型对于滇中红层泥岩具有较好的适用性。