考虑含水率的红层泥岩蠕变特性及改进伯格斯模型 被引量：35

1

作者 巨能攀 黄海峰 +2 位作者 郑达 周新 张成强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S2期67-74,共8页

为揭示西南地区广泛分布的红层泥岩在不同含水条件下的蠕变特性,采用YSJ-01-00岩石三轴流变试验机进行三轴压缩蠕变试验。试验结果表明,(1)随着含水率的升高和轴向荷载的提升,蠕应变量与瞬时应变量的比值整体上都呈增大趋势,比值范围为0... 为揭示西南地区广泛分布的红层泥岩在不同含水条件下的蠕变特性,采用YSJ-01-00岩石三轴流变试验机进行三轴压缩蠕变试验。试验结果表明,(1)随着含水率的升高和轴向荷载的提升,蠕应变量与瞬时应变量的比值整体上都呈增大趋势,比值范围为0.117~0.985,平均比值维持在0.348~0.480之间;(2)红层泥岩的初始、稳态和极限加速蠕变速率都随含水率的升高而增大;(3)红层泥岩的长期强度随含水率的上升而降低,量化比较发现红层泥岩的非线性蠕变程度随含水率的上升而越得到体现。研究了红层泥岩蠕变的非线性特征,提出一个黏弹性模量E(ω),并引入一个非线性黏塑性体,建立一个新的改进后的伯格斯(Burgers)模型。基于BFGS算法和通用全局优化法对蠕变试验曲线进行辨识,确定模型参数,并进行模型可靠性分析,验证了所建模型的正确性和合理性。 展开更多

关键词 蠕变 含水率 蠕变速率 长期强度 改进伯格斯模型

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岩石蠕变的非定常分数伯格斯模型 被引量：46

2

作者 康永刚 张秀娥 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期3237-3241,3248,共6页

典型的伯格斯(Burgers)模型只能描述岩石第3期以前的蠕变规律。分数单元利用分数阶导数定义,是一种介于弹簧和黏壶的力学元件。用分数单元代替伯格斯模型中并联的黏壶,给出分数伯格斯模型。为了描述加速蠕变阶段,把分数伯格斯模型中串... 典型的伯格斯(Burgers)模型只能描述岩石第3期以前的蠕变规律。分数单元利用分数阶导数定义,是一种介于弹簧和黏壶的力学元件。用分数单元代替伯格斯模型中并联的黏壶,给出分数伯格斯模型。为了描述加速蠕变阶段,把分数伯格斯模型中串联的黏壶看成与时间有关的非定常参数,给出非定常分数伯格斯模型及相应的本构方程和蠕变柔量。串联的非定常黏壶关闭、开启时,模型分别适合描述前两期和包含第3期在内的蠕变规律。用模型拟合不同应力下的蠕变试验数据,都可给出较好的描述,说明非定常分数伯格斯模型能够很好地描述蠕变曲线中的初始衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段,证明了该模型的正确性和合理性。 展开更多

关键词 岩石蠕变 分数伯格斯模型 非定常参数

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基于煤体三轴蠕变试验的非线性伯格斯模型 被引量：8

3

作者 屈丽娜 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2019年第6期985-991,共7页

为解决传统伯格斯模型无法描述煤体加速蠕变的缺陷,利用RLW-500G煤岩三轴蠕变-渗流试验系统对原煤试样开展三轴压缩蠕变试验,分析了不同应力水平下煤样轴向应变随时间的变化规律。针对煤样加速蠕变过程中应变加速度与时间呈正比的关系,... 为解决传统伯格斯模型无法描述煤体加速蠕变的缺陷,利用RLW-500G煤岩三轴蠕变-渗流试验系统对原煤试样开展三轴压缩蠕变试验,分析了不同应力水平下煤样轴向应变随时间的变化规律。针对煤样加速蠕变过程中应变加速度与时间呈正比的关系,利用一个非线性黏-弹-塑性体来表示煤体加速蠕变特征,将其与伯格斯体进行串联得到一个改进的非线性伯格斯模型,推导得到该模型在三维状态下的蠕变方程表达式。利用原煤三轴压缩蠕变试验数据,采用模型辨识的方法对改进的非线性伯格斯模型进行验证,结果表明:拟合曲线与试验结果高度吻合,相关系数平方R^2均高于0.98,能够较好地反映出煤样非衰减蠕变过程中3个阶段的变化特征,拟合结果表明改进的非线性伯格斯模型具有较高适用性及优越性。 展开更多

关键词 蠕变试验 黏-弹-塑性体 加速蠕变 伯格斯模型 非衰减蠕变

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基于广义伯格斯模型的岩石损伤蠕变模型 被引量：15

4

作者 张亮亮 王晓健 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期125-131,共7页

为了描述岩石加速蠕变阶段的非线性黏塑性变形特征,首先对Kachanov提出的损伤律公式进行积分,推导出损伤变量在加速蠕变阶段随应力和时间的演化方程;然后将理想黏塑性模型中的黏性参数用有效黏性参数来代替,从而建立黏塑性损伤体,将其... 为了描述岩石加速蠕变阶段的非线性黏塑性变形特征,首先对Kachanov提出的损伤律公式进行积分,推导出损伤变量在加速蠕变阶段随应力和时间的演化方程;然后将理想黏塑性模型中的黏性参数用有效黏性参数来代替,从而建立黏塑性损伤体,将其与广义伯格斯模型中的六元件模型串联,得到一种新的岩石损伤蠕变模型;根据塑性力学推导该模型的三维蠕变方程,采用泊江海子煤矿中砂岩和砂质泥岩的三轴压缩蠕变试验数据验证模型的有效性。结果表明:新的损伤蠕变模型理论曲线与蠕变试验曲线吻合较好,用该损伤蠕变模型可以较好地描述这2种岩石的非线性加速蠕变特性。 展开更多

关键词 岩石力学 加速蠕变 广义伯格斯模型 非线性 损伤

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考虑基质吸力的非饱和土伯格斯经验型蠕变模型

5

作者 董丽 黄海峰 +2 位作者 许烈 苏海威 吴志勇 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第5期558-564,I0002-I0004,共10页

水库岸边坡在库水位升降和大气降水作用下,坡体常处于非饱和状态,易诱发滑坡,由此需构建考虑基质吸力的非饱和土蠕变模型.以某水库岸边坡滑带土为试验对象,开展三轴排水状态下的剪切蠕变试验.基于伯格斯模型,结合非饱和土强度理论,建立... 水库岸边坡在库水位升降和大气降水作用下,坡体常处于非饱和状态,易诱发滑坡,由此需构建考虑基质吸力的非饱和土蠕变模型.以某水库岸边坡滑带土为试验对象,开展三轴排水状态下的剪切蠕变试验.基于伯格斯模型,结合非饱和土强度理论,建立考虑基质吸力的伯格斯模型,并推广至三维应力空间.考虑到非饱和滑带土应力-应变关系的非线性特征,参考经验理论中双曲线型应力-应变关系表达方式,改进得到一种新的考虑基质吸力的非饱和土伯格斯经验型蠕变模型.给出模型参数求取方法,分析参数敏感性.采用新建模型模拟3种非饱和土蠕变试验数据,平均拟合优度(R2)超过0.99,证明新建模型合理可行.研究成果可为非饱和土蠕变特性辨识及该边坡变形预测提供参考. 展开更多

关键词 岩土工程 水库岸边坡 非饱和土 基质吸力 伯格斯模型 蠕变

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节理岩体弹塑黏性疲劳本构模型研究 被引量：8

6

作者 彭述权 王培宇 +2 位作者 樊玲 周子龙 张珂嘉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期379-389,共11页

在疲劳荷载作用下节理岩体具有明显的瞬时塑性应变,有必要研究考虑瞬时塑性的节理岩体疲劳本构模型。提出节理塑性疲劳元件和双触发非线性黏性疲劳组合元件,假定节理塑性应力与应变成幂函数关系,加速疲劳应变为二阶非线性黏性应变。通... 在疲劳荷载作用下节理岩体具有明显的瞬时塑性应变,有必要研究考虑瞬时塑性的节理岩体疲劳本构模型。提出节理塑性疲劳元件和双触发非线性黏性疲劳组合元件,假定节理塑性应力与应变成幂函数关系,加速疲劳应变为二阶非线性黏性应变。通过并联圣维南体改进伯格斯疲劳模型模拟稳定疲劳。在此基础上,提出并验证了一种新的节理岩体弹塑黏性疲劳本构模型。研究表明:该模型能较好地模拟完整岩石、节理岩体试验疲劳应变。该模型可以较好模拟疲劳加载条件下节理岩体稳定疲劳曲线,也可以较好模拟节理岩体非稳定疲劳的瞬时弹性和瞬时塑性应变、减速疲劳阶段应变、等速疲劳阶段与加速疲劳阶段应变。该模型拟合结果表明:节理岩体的疲劳瞬时塑性应变在疲劳瞬时应变中占较大比例,不能忽略其对疲劳应变的影响。该研究结果对预测节理岩体工程的疲劳变形和疲劳稳定性具有参考价值。 展开更多

关键词 节理岩体 疲劳 节理塑性疲劳元件 改进伯格斯模型 弹塑黏性

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广义热弹模型的热力学基础与瞬态响应 被引量：3

7

作者 吴华 邹绍华 +2 位作者 徐成辉 尉亚军 邓子辰 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2796-2807,I0004,共13页

微纳科技的快速发展与超短脉冲激光技术的广泛运用,对描述微纳尺度超快热冲击的广义热传导及其热弹耦合理论提出迫切需求.基于拓展热力学原理,本文建立了考虑热传导双相滞后效应和高阶热流率的广义热弹耦合理论.类比于力学领域黏弹性本... 微纳科技的快速发展与超短脉冲激光技术的广泛运用,对描述微纳尺度超快热冲击的广义热传导及其热弹耦合理论提出迫切需求.基于拓展热力学原理,本文建立了考虑热传导双相滞后效应和高阶热流率的广义热弹耦合理论.类比于力学领域黏弹性本构关系的串联、并联模型,并受Green-Naghdi (GN)广义热传导模型启发,本文提出了热学“弹性”单元和“黏性”单元模型,并采用串联、并联方法实现了Cattaneo-Vernotte (CV)、GN、双相滞后(DPL)和Moore-Gibson-Thompson (MGT)热传导模型的重构.理论推导进一步表明,本文新建模型对应于热学Burgers模型,并得到了新模型中各相位滞后中松弛时间之间的比例关系.运用拉普拉斯变换方法,研究了一维结构受边界热冲击和移动热源作用下的瞬态响应,计算结果表明:新模型克服了热波速度无限大的悖论;仅有边界热冲击载荷时,新模型得到的响应结果均较大,响应范围最小;相比于无热源作用情形,受移动热源作用时,新模型会产生更大的峰值响应.新模型与经典弹性理论耦合构建了广义热弹性理论,运用该理论,可以清晰观察到在热波和弹性波波前的应力突变.理论方面,本文推动了拓展热力学与连续介质力学的结合,对于远离平衡态极端力学基础理论问题的研究具有启发意义;应用方面,本文研究结果可为激光等移动热源作用下材料的瞬态响应分析提供理论基础和数值方法. 展开更多

关键词 广义热弹耦合 连续介质热力学 双相滞后热传导 拓展热力学 热学伯格斯模型

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流变效应作用下高地应力铁路软岩隧道衬砌结构长期稳定性研究 被引量：13

8

作者 师亚龙 郑波 +3 位作者 刘志强 陈礼伟 裴涛涛 邢晓飞 《铁道标准设计》 北大核心 2017年第10期95-99,共5页

高地应力软岩具有变形量大、变形速率快、持续时间长、流变性强等特点,围岩流变性对衬砌结构长期稳定性影响大。以木寨岭铁路隧道为例,结合室内蠕变试验结果,采用Burgers流变模型,分析不同流变周期内支护结构受力随时间变化的规律。结... 高地应力软岩具有变形量大、变形速率快、持续时间长、流变性强等特点,围岩流变性对衬砌结构长期稳定性影响大。以木寨岭铁路隧道为例,结合室内蠕变试验结果,采用Burgers流变模型,分析不同流变周期内支护结构受力随时间变化的规律。结果表明:(1)本文采用的Burgers模型能较好地反映围岩流变特性;(2)目前木寨岭隧道的支护结构形式,已施作的衬砌结构在以后数年发生压溃开裂的风险较大;(3)提高支护结构的长期稳定性及安全性,应从改变围岩流变性的角度出发,降低围岩的流变特性,增强围岩强度。 展开更多

关键词 高地应力 软岩 铁路隧道 流变 伯格斯模型 长期稳定性

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锦屏绿片岩分级加载流变试验研究 被引量：8

9

作者 石振明 张力 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期320-326,共7页

对锦屏二级水电站引水隧洞围岩进行了分级加载流变试验,分析了试验过程中出现的现象、试样轴向、侧向应力-应变关系,以及利用伯格斯模型求得的流变模型参数.分析结果表明,各试样总应变量轴向大于侧向,而各式样总流变量侧向大于轴向,流... 对锦屏二级水电站引水隧洞围岩进行了分级加载流变试验,分析了试验过程中出现的现象、试样轴向、侧向应力-应变关系,以及利用伯格斯模型求得的流变模型参数.分析结果表明,各试样总应变量轴向大于侧向,而各式样总流变量侧向大于轴向,流变和应变表现出不一致性;各级流变的流变量随各级应力的增加在逐级增加,各级流变的轴向流变量和侧向流变量占轴向总流变量和侧向总流变量的百分比是相似的;各试样的各级瞬时变形的弹模不断增大,符合岩石流变试验的一般性规律;在轴向和侧向两个方向上存在明显的各向异性,侧向能更快速和灵敏的反映应力变化引起的流变特性的改变;各流变参数均能正常反映绿片岩流变规律,伯格斯模型能较好的模拟锦屏绿片岩单轴流变特性. 展开更多

关键词 绿片岩 流变试验 伯格斯模型 流变参数 各向异性

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低温高应力下水工沥青混凝土粘弹特性实验研究 被引量：4

10

作者 叶永 杨佳奇 +1 位作者 牟玉池 郑保敬 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第2期26-30,共5页

为研究水工沥青混凝土材料在低温高应力下粘弹特性,进行了不同温度和不同应力作用下材料的压缩蠕变实验.选择4种常见的粘弹性本构模型,编制非线性拟合程序,进行模型方程与实验曲线拟合,对比分析不同模型优缺点,得到最优模型并进行其参... 为研究水工沥青混凝土材料在低温高应力下粘弹特性,进行了不同温度和不同应力作用下材料的压缩蠕变实验.选择4种常见的粘弹性本构模型,编制非线性拟合程序,进行模型方程与实验曲线拟合,对比分析不同模型优缺点,得到最优模型并进行其参数与不同温度和加载应力的关系研究,结果表明,Burgers模型可以很好的反映水工沥青混凝土减速及等速蠕变两个阶段的粘弹特性,在低温和高应力条件下表现出更强的温度依赖性和敏感性.研究成果为水工沥青混凝土的工程应用提供数值计算依据. 展开更多

关键词 水工沥青混凝土 低温 粘弹性 蠕变实验 伯格斯模型

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超深井蠕变地层套管强度及其影响因素研究 被引量：1

11

作者 廖结安 王旭峰 《塔里木大学学报》 2012年第1期15-20,共6页

由于盐膏层岩石具有蠕变特性,导致盐膏层钻井、完井工艺复杂,造成井下套管损坏率高;本文采用岩石模拟伯格斯模型,研究了非均匀地应力下蠕变地层套管径向应力、最大等效应力和套管安全系数的分布规律,并在此基础上系统地研究了地层弹性... 由于盐膏层岩石具有蠕变特性,导致盐膏层钻井、完井工艺复杂,造成井下套管损坏率高;本文采用岩石模拟伯格斯模型,研究了非均匀地应力下蠕变地层套管径向应力、最大等效应力和套管安全系数的分布规律,并在此基础上系统地研究了地层弹性模量和泊松比、水泥环模量和泊松比、非均匀载荷系数、内压等工程和地质因素对套管应力和载荷的影响规律,为蠕变地层中套管强度计算提供理论依据。 展开更多

关键词 伯格斯模型 蠕变地层 套管强度 超深井 粘弹性分析

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深部巷道围岩蠕变分析与离散元模拟 被引量：6

12

作者 潘卫东 龚哲 丁小彬 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第26期53-59,共7页

将顶管法应用于深部煤矿地质条件下深部岩体施工中,会遇到因岩石流变等大变形导致顶管机的卡停甚至抱死,因此充分考虑岩石的流变特性,对顶管法在高地应力区的应用十分重要。以张集矿北区1413A高抽巷为例,利用离散元PFC3D(particle flow ... 将顶管法应用于深部煤矿地质条件下深部岩体施工中,会遇到因岩石流变等大变形导致顶管机的卡停甚至抱死,因此充分考虑岩石的流变特性,对顶管法在高地应力区的应用十分重要。以张集矿北区1413A高抽巷为例,利用离散元PFC3D(particle flow code 3D)程序对巷道蠕变特性进行了系统的研究。首先,调用伯格斯模型,通过虚拟蠕变试验对巷道所处粉砂岩层的微观参数进行标定,并与室内试验数据对比,从而验证离散元方法用于岩石蠕变问题分析的可行性。然后,建立巷道的平面应变离散元模型,设置多个测量球,得到了巷道围岩的应力应变在时间和空间上的分布情况,并与理论解对比,发现两者吻合较好,可为后续巷道围岩蠕变的深入研究提供有益的参考。 展开更多

关键词 巷道蠕变 伯格斯模型 离散元 PFC3D

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含夹层盐岩蠕变特性试验及其本构关系 被引量：36

13

作者 唐明明 王芝银 +1 位作者 丁国生 冉莉娜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期42-45,共4页

为了解某拟建盐穴储库围岩含夹层盐岩的蠕变特性,对该库址含泥岩夹层盐岩、纯泥岩和纯盐岩3种岩芯试样进行了不同围压下三轴压缩蠕变试验,分析了其蠕变变形规律。实验结果表明:含夹层盐岩初始蠕变阶段的持续时间大于泥岩试件而与盐岩试... 为了解某拟建盐穴储库围岩含夹层盐岩的蠕变特性,对该库址含泥岩夹层盐岩、纯泥岩和纯盐岩3种岩芯试样进行了不同围压下三轴压缩蠕变试验,分析了其蠕变变形规律。实验结果表明:含夹层盐岩初始蠕变阶段的持续时间大于泥岩试件而与盐岩试件基本相同,即第1蠕变阶段的持续时间主要由层状盐岩试件中盐岩体部分决定;第2蠕变阶段的稳定蠕变速率则随着泥质夹层含量的不同呈现较大的差异,在相同应力条件下,含泥质夹层盐岩试件的蠕变速率小于盐岩而大于泥岩。根据3种岩样第2蠕变阶段的蠕变特性,基于含泥质夹层盐岩试件中泥质夹层的体积分数,推导了含夹层盐岩蠕变力学参数与纯盐岩及纯泥岩蠕变参数的关系。 展开更多

关键词 含泥质夹层盐岩 蠕变特性 蠕变速率 伯格斯蠕变模型

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采场暴露空间安全性分析法的研究与应用

14

作者 孙铭 杨德全 +1 位作者 宦秉炼 周国庆 《中国矿业》 北大核心 2007年第7期98-100,104,共4页

本文利用Burgers-Coulomb模型,对采空区岩体逐渐破坏的机理进行了分析研究。在此基础上,推导并建立了采场安全评价的一种新方法—采空区安全性分析法,并将该方法应用于云锡松矿芦塘坝10-6矿体开采的安全评价,收到了良好的效果。

关键词 伯格斯-库伦模型 岩体冒落 开采安全性

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