绿片岩三轴流变力学特性的研究(II):模型分析

首先,基于在岩石全自动流变伺服仪上得到的绿片岩三轴流变试验曲线,采用五元件线性粘弹性模型对表现为粘弹性流变特性的曲线进行了辨识,获得了绿片岩的粘弹性流变参数;然后,提出了一个新的非线性粘性元件,并将其与塑性体并联起来,得到一个新的非线性粘塑性体(NVPB),该体能充分反映岩石的加速流变特性:同时,将NVPB模型与五元件粘弹性模型串联起来,建立了一个新的岩石七元件非线性粘弹塑性流变模型。采用绿片岩加速流变全过程曲线,对提出的岩石七元件非线性粘弹塑性流变模型进行了辨识,得到了岩石七元件非线性粘弹塑性流变模型的材料参数。流变模型与试验结果的比较,显示了所建模型的正确性与合理性。

基于颗粒流程序的不同加卸载条件下泥岩蠕变破裂规律研究

为研究平顶山12矿泥岩在不同加卸载围压速率下的蠕变破裂规律,在Bugers蠕变模型的基础上引入非线性黏塑性体(NVPB)串联构成Bugers-NVPB模型,基于颗粒流理论建立颗粒间力与位移的数值积分方案,二次开发出适用于二维颗粒流程序(PFC^2D)且具有加速蠕变特性的黏弹塑性蠕变模型。建立PFC2D模型,并进行单轴压缩和三轴分级加载蠕变的模拟,通过与室内试验对比,验证了Bugers-NVPB模型对于蠕变试验的可行性。在此基础上,进行单轴压缩和不同加卸载围压速率下蠕变试验,分析了不同条件下试样的破裂形态、微裂纹数量和破裂机制。结果表明:在加卸载围压条件下,泥岩蠕变破裂形态比单轴压缩条件下更为复杂,且微裂纹总数更多;随着加卸载速率的增加,泥岩蠕变破裂形式由以剪切破坏为主,向张拉破坏为主过渡,微裂纹发育的局部化效应更加显著,微裂纹总数有所减少;在蠕变破裂阶段,试样均产生大量的张拉裂纹,且随着加卸载速率的减少,试件中较少的剪切裂纹对宏观破裂形态的影响愈加显著。