改进的Poyting-Thomson岩石蠕变模型研究

一般情况下,岩石蠕变分为3个阶段,即衰减阶段,稳态阶段及加速蠕变阶段,目前用于描述岩石蠕变的传统元件虽然可以较好地模拟蠕变的前两个阶段,但是对岩石蠕变第3个阶段的模拟效果并不是很好.因此,本文在Poyting-Thomson模型的基础上,引入一种非线性流变元件并对其进行改进,将改进后的元件与Poyting-Thomson模型进行串联,形成四元件流变模型,该模型不仅能够较好地模拟出岩石蠕变全过程,而且具有结构形式简单,参数较少等优点.然后,本文推导出四元件模型的本构及蠕变方程,并研究加速蠕变阶段的参数辨识方法.其次,利用前人所研究的岩石蠕变试验曲线对本文提出的蠕变模型进行参数确定及模型验证,最后将得出的理论蠕变曲线与试验曲线进行比较,结果表明,本文所构建的四元件非线性蠕变模型具有一定的正确性与可行性.

改进的Poyting-Thomson岩石蠕变模型

在鲍依丁-汤姆逊蠕变模型的基础上,串联一个非线性黏塑性元件,提出一种可以描述岩石蠕变全阶段的非线性黏弹塑性模型。根据绿片岩和泥岩的蠕变试验,结合Origin软件自定义函数的非线性拟合功能对改进模型进行了模型辨识,结果表明改进模型能够很好地描述岩石的加速阶段,从而证明了该模型的合理性。

非定常Poyting-Thomson蠕变损伤模型研究

地下工程的长期安全性评价与岩石蠕变性质密不可分,建立准确适用的蠕变模型是岩石领域研究的热点问题。通过引入非线性函数对Poyting-Thomson模型中的黏性系数进行改造,得到非定常Poyting-Thomson模型;基于损伤理论构造一个考虑损伤变量的黏塑性体,与改进后的Poyting-Thomson模型串联,得到可以反映加速蠕变的非定常Poyting-Thomson蠕变损伤模型;结合已公开发表的试验数据和自主进行的盐岩蠕变试验进行了模型验证,并分析了模型参数对蠕变曲线的影响。结果表明:非定常Poyting-Thomson蠕变损伤模型可以有效模拟岩石蠕变全过程,相较于传统的Poyting-Thomson模型,模型精度提高7%;不同的参数对岩石蠕变阶段的影响不同,参数a越大,衰减蠕变速率和等速蠕变速率比值增大,衰减阶段总变形量增加;材料参数λ越大,加速阶段蠕变速率和加速阶段总变形量越大。模型形式简单明了且参数较少,一定程度上便于工程应用。

基于Flac^(3D)的Poyting-thomson模型及其应用

基于现场监测位移变形结果,以Poyting-thomson本构方程为基础求得位移解析解,反演出粉状矿体巷道的围岩参数,在Flac3D的后台上自定义Poyting-thomson本构模型,并与模型库自带模型比较模型的优劣。模拟结果表明Poyting-thomson本构模型较好反映了所模拟巷道围岩的应力、位移变化趋势及围岩情况,较其他模型适用性更好。

基于饱依丁-汤姆逊模型的软岩损伤蠕变模型

为更加准确地描述深部软岩的蠕变全过程,以饱依丁-汤姆逊模型为基础,将损伤变量引入到蠕变方程中,并构造了可描述加速蠕变阶段的模型元件,通过串联得到了新的蠕变模型。结果表明:该模型能够较好地描述软岩的衰减蠕变、稳态蠕变、加速蠕变阶段。用该模型对泥质页岩的蠕变试验结果进行数据拟合对比,结果显示该模型的拟合曲线与实验曲线基本吻合,拟合度为0.99733,能够很好地反映出软岩蠕变的特性,适合用于描述深部软岩的蠕变行为。

茅口灰岩单轴压缩条件下的流变特性试验研究

取重庆北碚车站隧道茅口灰岩,根据现场岩层覆盖厚度及其茅口灰岩容重,取单轴压缩应力为6 MPa,采用MTS815多功能岩石试验机对岩样进行24 h单轴压缩蠕变试验,得到岩石轴向应变-时间曲线。分析岩石应变-时间曲线,发现茅口灰岩具有弹性-弹粘性之流变特性,与Poyting-Thomson model相似。用Origin软件对流变试验数据用Poyting-Thomson model方程进行拟合,得到低应力下流变拟合曲线,该拟合曲线能较好反应试验数据。因此,Poyting-Thomson model能较好反应茅口灰岩流变特性。最后求出了茅口灰岩低应力作用下流变模型各项参数。

岩石非线性黏弹塑性蠕变模型研究

提出一种新的非定常粘滞系数的流变元件,然后将提出的非线性流变元件引进到PoytingThomson模型中,从而建立了新的非线性黏弹塑性流变模型,该模型不但可以较好地模拟岩石蠕变三个阶段,而且模型参数较少。推导出模型的本构方程及蠕变方程,并探讨了模型参数的辨识方法,最后利用本文建立的非线性流变模型所得到的理论曲线与砂岩蠕变试验曲线进行对比分析。结果表明:本文建立的非线性流变模型具有较高的准确性及合理性。