大理岩蠕变特性试验研究

岩石的流变特性是岩石重要的力学特性之一,它控制着岩石的蠕变参数。利用自行研制的UCT-1型蠕变试验装置,采用单调连续加载和分级加载方式,对南阳大理岩进行了单轴压缩蠕变试验研究。根据试验结果,将蠕变强度与瞬时强度进行了比较,得出蠕变强度与瞬时强度之比为0.9左右的结论。拟合试验曲线得出了蠕变曲线经验公式,认为蠕变试验曲线接近对数规律;并分析了曲线的特点,建立了由Kelvin模型和Maxwell模型串联组成的Burgers大理岩蠕变理论模型,求出了相应的蠕变参数。

软硬互层边坡岩体的蠕变特性研究及稳定性分析

岩体的蠕变性是影响边坡变形与长期稳定性的重要因素之一。以清江水布垭坝址区马崖高边坡为例,针对边坡内具代表性的软岩和硬岩,通过开展室内岩石压缩蠕变试验,研究了不同类型软、硬岩石的蠕变破坏特征,据此建立了岩石的流变本构模型并进行参数辨识。在此基础上,应用三维粘弹塑性方法对马崖高边坡的时效变形及稳定性进行数值分析,探讨了边坡在开挖卸荷及泄洪冲切(运行期)等工程荷载作用下岩体的蠕变变形及塑性区发展。研究结果表明,软硬互层边坡岩体的蠕变效应十分显著,对于大规模开挖的岩质高边坡而言,岩体的蠕变特征不仅影响到边坡的位移量值,而且改变了边坡的位移形态。在工程长期运行过程中,岩体蠕变引起的应力场变化使得坡体内塑性区分布由坡面向坡内延伸,按流变10 a计,其延伸深度可达数十米。

基于模式搜索的岩石流变模型参数识别

介绍一种根据岩石蠕变试验资料识别流变模型参数的方法,该方法是模式搜索与非线性最小二乘法的有机结合,避免了曲线拟合中由于流变参数初值选取不当、迭代不收敛的困难。用该方法对某工程粘土岩室内单轴压缩蠕变试验进行了研究,识别出了不同应力水平下的流变力学参数。研究表明,采用伯格斯模型描述该类粘土岩的流变力学特征比广义开尔文模型更为合适。

统一流变力学模型参数的确定方法

统一流变力学模型同时包含黏弹性、黏塑性、黏性、黏弹塑性4种基本流变力学性态,根据岩石在不同应力水平下的加卸载蠕变试验曲线特性,可以全面地对统一流变力学模型及其14个特殊情况下的模型进行辨识。以采用统一流变力学模型对流变模型进行辨识的方法为基础,对流变力学模型参数的确定方法进行研究。先介绍黏弹性、黏塑性、黏性、黏弹塑性这4个基本流变力学模型模型参数的确定方法。然后,将蠕变试验数据中的蠕变应变量分离成衰减蠕变应变分量(其蠕变曲线函数可表示为指数函数)和定常蠕变应变分量(其蠕变曲线形函数可表示为与时间成比例的线性函数)2部分。并分别介绍衰减蠕变应变分量中同时含有黏弹性和黏弹塑性2种应变,以及定常蠕变应变分量中同时含有黏性和黏塑性2种应变这2种情况的流变力学模型参数确定方法。最后,通过锡矿山页岩和东乡铜矿红砂岩2种岩石在不同应力水平下加卸载蠕变试验结果,给出2个流变模型参数确定的实例。

蠕变试验中黏弹组合模型参数确定方法的探讨

黏弹性组合模型由于其概念简单,在岩土工程领域已经得到广泛的应用。这类模型及其参数通常是由一维蠕变试验得到,再根据一些常用假设,如常泊松比假设、常体积模量假设等,被应用于三维工程。但由于模型的参数在蠕变试验与工程应用时选取往往不同,而参数的变换关系通常并没有被明确提出,特别是黏性参数也需相应地发生变化的这一事实,则经常被忽视。根据上述两种常用假设下的三维蠕变方程,利用一维蠕变应力特点,间接得到一维蠕变方程,从理论上明确地体现出这两种假设下材料的不同蠕变方程。在此基础上,建议黏弹组合模型参数的确定方法。然后,采用岩土工程领域中广泛使用的广义Kelvin模型来进行说明,对比不考虑任何假设的常规方式下的参数选取,给出该模型在两种不同假设情况下的变换关系。最后,通过算例验证该变换关系。

黄土地区第三系红色黏土岩蠕变特性研究

以宝鸡刘家泉滑坡体内具代表性的三门组黏土岩为研究对象,进行黏土岩物理性质分析和室内流变、快剪试验。试验结果表明,研究区域黏土岩矿物成分以伊利石–蒙脱石混层矿物为主,黏土岩具有成岩时间短、强度低、胶结程度差等特点,且具有明显的膨胀性。此外,室内流变剪切强度参数与快速剪切强度参数相比,摩擦因数f降低了66%,黏聚力c值降低了80%。剪切流变试验结果表明,位移随时间的增加,黏土岩表现为低应力条件下非线性黏弹性和高应力条件下线性黏塑性特性,具有良好的流变变形特征。在岩石流变结果分析的基础上,通过五元件广义Kelvin模型和Bingham模型串联代表黏土岩的流变模型,能较好地反映出黏土岩的流变特性,且计算曲线与试验结果能较好地拟合出蠕变的衰减蠕变阶段和等速蠕变阶段,并应用遗传算法对黏土岩流变本构模型进行参数辨识,拟合结果与试验结果能够很好地吻合。