高围压下不同孔隙水压作用时岩石蠕变特性及改进西原模型 被引量：14

1

作者 蒋海飞 刘东燕 +2 位作者 黄伟 夏毓超 刘芳语 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期443-451,共9页

基于高围压下不同孔隙水压作用时细砂岩蠕变试验结果,分析蠕变规律。研究表明:黏弹性模量随孔隙水压增大呈线性递减关系,并根据线性参数随时间变化的数据分布特点,分别用线性函数和幂函数进行拟合,进而得到黏弹性模量随孔隙水压和时间... 基于高围压下不同孔隙水压作用时细砂岩蠕变试验结果,分析蠕变规律。研究表明:黏弹性模量随孔隙水压增大呈线性递减关系,并根据线性参数随时间变化的数据分布特点,分别用线性函数和幂函数进行拟合,进而得到黏弹性模量随孔隙水压和时间变化的表达式,据此提出一个修正的广义Kelvin模型。根据不同孔隙水压下加速蠕变试验曲线特征,采用指数函数对其拟合,并通过类比的方法引入一个非线性黏性元件,得到一个能反映不同孔隙水压作用下加速蠕变特征的二元件黏塑性蠕变模型,将该模型与修正的广义Kelvin模型串联组成一个新的改进西原模型。基于试验结果,利用优化分析软件1stOpt,对模型参数进行辨识,效果比较理想;对比试验曲线和理论曲线,二者吻合较好,验证了模型的正确性。 展开更多

关键词 高围压 高孔隙水压 岩石蠕变 改进西原模型

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基于改进西原模型的软土流变一维固结解析 被引量：5

2

作者 邓宗伟 唐葭 +2 位作者 朱志祥 付贵海 聂如松 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期85-91,共7页

为解决不同应力水平下饱和软土层的沉降计算问题,考虑土的流变特性,对西原模型低应力分量进行了分析和改进.通过Laplace变换与反变换,得到了瞬时加载条件下改进西原模型的一维固结解析解,在此基础上采用积分的方法推导了多级加载条件下... 为解决不同应力水平下饱和软土层的沉降计算问题,考虑土的流变特性,对西原模型低应力分量进行了分析和改进.通过Laplace变换与反变换,得到了瞬时加载条件下改进西原模型的一维固结解析解,在此基础上采用积分的方法推导了多级加载条件下的统一解析解,并将解析解应用于洞庭湖软土路堤试验段的沉降计算.结果表明:该解析解沉降计算值在不同应力水平下呈现不同的变化规律,均与对应应力水平下的沉降实测值吻合.在固结初期,该解析解的计算固结沉降速率大大低于相同条件下弹性模型的计算结果.因此,在计算软基沉降时,必须考虑不同应力水平对软基沉降的影响,并考虑软土流变所引起的滞后效应. 展开更多

关键词 固结 改进西原模型 软土 沉降计算 滞后效应

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基于改进西原模型的深井冻结压力数值计算分析 被引量：3

3

作者 马茂艳 程桦 荣传新 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期3015-3022,共8页

深厚冲积层冻结压力取值大小是冻结法凿井外层井壁设计计算的重要依据。为此,基于符合深井冻土蠕变特性的改进西原模型,利用ABAQUS软件的用户子程序接口,实现该模型的UMAT开发。考虑土体冻结过程中的热-力耦合作用获得井筒开挖前土体冻... 深厚冲积层冻结压力取值大小是冻结法凿井外层井壁设计计算的重要依据。为此,基于符合深井冻土蠕变特性的改进西原模型,利用ABAQUS软件的用户子程序接口,实现该模型的UMAT开发。考虑土体冻结过程中的热-力耦合作用获得井筒开挖前土体冻胀应力分布规律,在此基础上,计算分析了深部冻结井的掘砌过程,获得了作用于外层井壁的冻结压力发展变化规律。计算结果表明:土体埋深、冻结壁温度、土体冻胀率等因素均影响冻结压力的大小。在其他条件不变的情况下,当埋深由400 m增加到500 m时,冻结压力增加21%;当冻结壁平均温度由-16℃降低至-18℃时,冻结压力减小10%;当土体冻胀率由2%增加到3%时,冻结压力增加3.8%。冻结压力随层位深度及土体冻胀率的增加而增加,而降低冻结壁温度则有利于冻结壁的稳定。数值计算结果与实测值的误差小于15%,比理论计算更有利于实际工程中深井冻结压力的计算预测。 展开更多

关键词 改进西原模型 深冻结井筒 冻胀 冻土蠕变 冻结压力

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基于改进西原模型的厚冲积地层基坑结构回弹参数敏感性分析 被引量：3

4

作者 王国富 王丹 +1 位作者 路林海 孙捷城 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2016年第10期84-92,共9页

通过在传统西原本构模型中串联Newton体,可准确追踪黄河厚冲积黏土地层中土体卸荷后的非稳定蠕变力学行为特征。以济南省文化艺术中心大厦深基坑为工程背景,采用现场监测数据分析、统计建模和FLAC3D二次开发数值模拟相结合的方法进行模... 通过在传统西原本构模型中串联Newton体,可准确追踪黄河厚冲积黏土地层中土体卸荷后的非稳定蠕变力学行为特征。以济南省文化艺术中心大厦深基坑为工程背景,采用现场监测数据分析、统计建模和FLAC3D二次开发数值模拟相结合的方法进行模型优化和改进西原方程的参数辨识,分析了围护桩的不同插入比、桩边尺寸及桩间净距3种情况下基坑卸荷导致的底板上移规律,以及立柱桩入土深度、插桩位置及桩型对基坑开挖过程中立柱桩的回弹特性的影响。结果表明:底板上移对参数的敏感程度大小为围护桩净距>插入比>桩边长;立柱桩回弹对参数的敏感程度大小为立柱桩入土深度>插桩位置>桩型。利用此规律可有效降低基坑开挖对工程桩及底板隆起的影响,确保了济南省文化艺术中心大厦深基坑的施工安全、优质,为同类地层深基坑控制立柱桩及底板隆起提供了设计经验和参考。 展开更多

关键词 改进西原模型 厚冲积地层 底板隆起 立柱桩回弹 敏感性分析

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改进西原蠕变模型研究及二次开发计算 被引量：2

5

作者 王宝迪 宿利平 刘洋 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期128-134,共7页

为了研究黏土在不同应力水平下的蠕变规律,基于软黏土流变模型及已有的黏土蠕变试验结果,分析3种常用的经验蠕变模型对软土蠕变研究适用性,提出幂函数非线性元件,在传统西原模型的基础上引入非线性黏塑性体(NVPB)构成改进的西原模型。... 为了研究黏土在不同应力水平下的蠕变规律,基于软黏土流变模型及已有的黏土蠕变试验结果,分析3种常用的经验蠕变模型对软土蠕变研究适用性,提出幂函数非线性元件,在传统西原模型的基础上引入非线性黏塑性体(NVPB)构成改进的西原模型。研究结果表明:幂函数描述黏土在低应力和高应力条件下所表现的变形特点都有着较高的准确度,改进西原模型能够较好地描述黏土蠕变的非线性问题以及黏土在高应力水平下的加速蠕变变形。利用自定义本构程序开发接口UMAT对该模型进行二次开发并对模型进行验证。改进的西原模型对比经典西原模型能够更好地描述在不同应力水平下软土的的蠕变变形特征。研究结果可为软土地区沉降预测提供理论参考。 展开更多

关键词 改进西原模型 ABAQUS UMAT 蠕变变形

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改进的西原模型及其在ADINA程序中的实现 被引量：22

6

作者 汪仁和 李栋伟 王秀喜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1954-1958,共5页

通过对现有流变模型的分析及大量的冻土单轴蠕变试验表明:可以用非线性牛顿体替代线性牛顿体对西原模型进行改进。利用Mises屈服准则推导出用于数值计算的黏弹塑性材料柔度矩阵,并成功地添加到了ADINA有限元程序中。通过对淮南某深表土... 通过对现有流变模型的分析及大量的冻土单轴蠕变试验表明:可以用非线性牛顿体替代线性牛顿体对西原模型进行改进。利用Mises屈服准则推导出用于数值计算的黏弹塑性材料柔度矩阵,并成功地添加到了ADINA有限元程序中。通过对淮南某深表土冻结井筒开挖过程的数值模拟和现场实测数据对比表明:改进的西原模型用于深井冻结壁的有限元计算分析是可行的。 展开更多

关键词 蠕变 改进的西原模型 冻结壁 ADINA有限元程序

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基于西原加速模型的煤体蠕变特性试验 被引量：4

7

作者 屈丽娜 李波 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期115-120,共6页

为克服传统西原模型无法描述煤体加速蠕变特征的缺陷,针对煤体加速蠕变阶段中黏–弹–塑性流动特征,利用一个非线性的黏–弹–塑性模型来代替传统西原体模型中的理想黏–塑体,得到改进的西原加速模型,并推导该模型在等围压三轴条件下的... 为克服传统西原模型无法描述煤体加速蠕变特征的缺陷,针对煤体加速蠕变阶段中黏–弹–塑性流动特征,利用一个非线性的黏–弹–塑性模型来代替传统西原体模型中的理想黏–塑体,得到改进的西原加速模型,并推导该模型在等围压三轴条件下的蠕变方程。通过开展煤样三轴蠕变试验,采用模型辨识的方法,利用改进的西原加速蠕变模型对煤体蠕变试验数据进行了拟合分析。结果表明,拟合结果与试验数据基本吻合,较好地反映出了煤体非衰减蠕变特征;并对改进模型的稳定性进行讨论,加速蠕变模型中的弹性模量E3具有明确的物理意义,可将E3<0作为煤体发生蠕变失稳的判断依据。 展开更多

关键词 改进西原模型 加速蠕变 蠕变特性 模型辨识

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基于分数阶导数理论的Q_(3)黄土流变本构模型研究 被引量：12

8

作者 慕焕东 邓亚虹 +1 位作者 赫佳 李丽 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期1077-1086,共10页

荷载的时间效应诱发的黄土蠕变和渐进破坏会显著影响其工程构筑物的长期服役性能。特别是在我国西北地区黄土广泛分布,在荷载的长期作用下一些典型工程建构筑物(如西安地铁开挖的黄土隧道工程)可能因黄土蠕变和渐进破坏而失稳,进而对工... 荷载的时间效应诱发的黄土蠕变和渐进破坏会显著影响其工程构筑物的长期服役性能。特别是在我国西北地区黄土广泛分布,在荷载的长期作用下一些典型工程建构筑物(如西安地铁开挖的黄土隧道工程)可能因黄土蠕变和渐进破坏而失稳,进而对工程建设的顺利实施以及工程建设完成后其安全运营维护产生极为不利影响。可见,对黄土流变特性进行分析并揭示其流变机理进而建立其本构模型具有重要的理论和实际意义。为此,以Q_(3)黄土为研究对象,基于分数阶导数理论,通过对典型蠕变变形过程进行分析,提出了一种可模拟加速蠕变阶段非线性变化特征的分数阶元件模型,对其进行理论分析进而建立了分数阶改进西原模型并推导出本构方程。在此基础上对Q_(3)黄土的原状与重塑样开展了三轴分级循环加-卸载流变试验,以验证分数阶改进西原模型的有效性。相应的理论计算结果表明:分数阶改进西原模型既能实现对Q_(3)黄土减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变3个流变阶段的模拟,又可弥补整数阶改进西原模型无法描述加速蠕变阶段的不足,而且相比于整数阶改进西原模型,其在减速蠕变及卸载阶段的预测效果更佳。研究结果为考虑黄土流变问题的建构筑物安全运营维护设计与施工方案提供了重要的理论依据。 展开更多

关键词 Q_(3)黄土 流变本构模型 分数阶导数 Abel黏壶 改进西原模型

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含水状态下软岩蠕变试验及损伤模型研究 被引量：34

9

作者 杨秀荣 姜谙男 江宗斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S1期167-174,共8页

为考虑时效劣化和含水弱化对岩石蠕变参数的劣化效应,提出了蠕变损伤模型,即对西原模型进行参数修正与完善,开展了不同含水状态的软岩三轴蠕变试验。首先,对不同含水率的岩石蠕变规律进行了对比分析,初步揭示了含水状态对岩石蠕变过程... 为考虑时效劣化和含水弱化对岩石蠕变参数的劣化效应,提出了蠕变损伤模型,即对西原模型进行参数修正与完善,开展了不同含水状态的软岩三轴蠕变试验。首先,对不同含水率的岩石蠕变规律进行了对比分析,初步揭示了含水状态对岩石蠕变过程影响规律的机理。其次,为了能够较好地描述岩石蠕变过程,引入时效劣化效应和含水弱化效应,并通过试验数据拟合了损伤变量和蠕变参数。最后,将模型的计算值与试验值进行对比分析。结果表明,岩石随着含水率的增大,初始蠕变值和稳态蠕变值有所增大。通过FLAC^(3D)验证了该模型的数值计算值与试验值具有很好的吻合性,提出的岩石时效蠕变损伤模型将为岩石流变特性的研究提供一定的理论基础。 展开更多

关键词 蠕变试验 损伤 改进西原模型 时效劣化 FLAC3D KELVIN模型 软岩 黏滞系数

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分级加卸载下深部岩石流变实验及模型 被引量：20

10

作者 李娜 曹平 +1 位作者 衣永亮 张向阳 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期3465-3471,共7页

以金川有色金属公司Ⅱ矿区深部岩石为研究对象,实验采用分级增量循环加卸载方式进行,根据蠕变实验所得的曲线,按照可恢复的瞬时弹性应变、滞后黏弹性应变、不可恢复的瞬时塑性应变与黏塑性应变进行数据分析,得出深部岩石的黏弹塑性的变... 以金川有色金属公司Ⅱ矿区深部岩石为研究对象,实验采用分级增量循环加卸载方式进行,根据蠕变实验所得的曲线,按照可恢复的瞬时弹性应变、滞后黏弹性应变、不可恢复的瞬时塑性应变与黏塑性应变进行数据分析,得出深部岩石的黏弹塑性的变形特性。在对数据进行深入的分析和对比后,引入改进的西原正夫模型来研究该深部岩石的黏弹塑性的变形特性。研究结果表明:改进的西原正夫模型的理论曲线与岩石实验所得的蠕变曲线能较好地吻合,说明该模型可以较好的模拟金川Ⅱ矿区深部岩石的蠕变变形特性。 展开更多

关键词 分级加卸载 深部岩石 黏弹塑性 改进的西原模型

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深部围岩流变特性试验研究及其模型辨识 被引量：9

11

作者 刘正 高文华 +1 位作者 刘栋 邓修甫 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期43-48,共6页

采用分级增量循环加卸载方式,对湖南湘煤集团牛马司矿业公司水井头煤矿-300m东大巷二煤层底板粉砂岩进行了单轴蠕变特性试验,详细探讨了轴向蠕变变形特征,蠕变速率与时间和应力水平的关系,瞬时弹性模量和变形模量变化特征。试验结果表明... 采用分级增量循环加卸载方式,对湖南湘煤集团牛马司矿业公司水井头煤矿-300m东大巷二煤层底板粉砂岩进行了单轴蠕变特性试验,详细探讨了轴向蠕变变形特征,蠕变速率与时间和应力水平的关系,瞬时弹性模量和变形模量变化特征。试验结果表明,当应力水平低于岩石的长期强度时,粉砂岩只发生衰减蠕变,应力水平对蠕变速率变化的影响不明显;当应力水平高于岩石的长期强度时,岩石等速蠕变阶段明显。对流变试验数据进行深入分析的基础上,进行了流变模型辨识和基于最小二乘法的参数确定。根据不同应力水平下加卸载过程中岩石的蠕变特点,提出了采用改进的西原模型模拟岩石的蠕变特性。模型计算结果表明,改进后的西元模型既能够较好地描述低应力下的衰减蠕变,又能较精确地描述高应力下岩石的衰减蠕变和等速蠕变特性。 展开更多

关键词 围岩蠕变 分级加卸载 模型辨识 改进的西原模型

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不同瓦斯压力下煤岩三轴加载时蠕变规律及模型 被引量：12

12

作者 李祥春 张良 +4 位作者 李忠备 蒋颖 聂百胜 赵艺良 杨春丽 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期473-482,共10页

岩石蠕变模型众多,其适用性及优缺点亟待总结,而且低瓦斯压力与煤岩蠕变间的关系尚不确定,为此,进行了低瓦斯压力下分级加载轴压时型煤蠕变实验。结果发现,随着瓦斯压力增大,型煤轴向应变增大,说明煤岩蠕变与瓦斯压力呈正相关。利用实... 岩石蠕变模型众多,其适用性及优缺点亟待总结,而且低瓦斯压力与煤岩蠕变间的关系尚不确定,为此,进行了低瓦斯压力下分级加载轴压时型煤蠕变实验。结果发现,随着瓦斯压力增大,型煤轴向应变增大,说明煤岩蠕变与瓦斯压力呈正相关。利用实验数据检验常见蠕变模型时发现经验函数(幂函数、指数函数、多项式等)均存在缺陷,只能拟合衰减蠕变或非衰减蠕变中的一种;Burgers模型及其改进模型均存在不足,西原模型不适用于非衰减蠕变,西原加速模型适用于砂岩,用于拟合煤岩非衰减蠕变时存在滞后性。经过优化后得到改进的西原加速模型,经证明其可靠性强。另外,提出了蠕变拐点的观点,岩石发生非衰减蠕变是蠕变曲线上至少存在1个蠕变拐点的充要条件。这不仅完善了蠕变的数学理论,而且能为预防岩石失稳破坏等工程实践提供借鉴。 展开更多

关键词 蠕变模型 瓦斯压力 改进的西原加速模型 蠕变拐点

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考虑温度与湿度效应的秸塑复合材料蠕变理论模型 被引量：1

13

作者 张思成 盛冬发 +2 位作者 安文静 刘邦剑 程家幸 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期114-118,153,共6页

为了准确描述秸塑复合材料的蠕变过程,本文在经典西原模型的基础上,综合考虑了温度与湿度对秸塑复合材料蠕变性能的影响。根据蠕变损伤理论与湿度应力场理论,将温度与湿度效应引入到经典西原模型中,得到了秸塑复合材料在温度、湿度与应... 为了准确描述秸塑复合材料的蠕变过程,本文在经典西原模型的基础上,综合考虑了温度与湿度对秸塑复合材料蠕变性能的影响。根据蠕变损伤理论与湿度应力场理论,将温度与湿度效应引入到经典西原模型中,得到了秸塑复合材料在温度、湿度与应力共同作用下黏弹塑性本构方程。基于秸塑复合材料压缩蠕变试验结果,确定了秸塑复合材料蠕变行为中温度与湿度的影响参数。该模型能较好地反映温度与湿度对秸塑复合材料蠕变性能的影响,可适用于温度、湿度和应力共同作用下秸塑复合材料蠕变分析。 展开更多

关键词 温度 湿度 秸塑复合材料 改进的西原模型 蠕变

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石英云母片岩各向异性蠕变特性试验研究 被引量：7

14

作者 刘怀忠 谢红强 +3 位作者 何江达 肖明砾 卓莉 刘建锋 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期656-661,697,共7页

为探明丹巴水电站地下厂房区石英云母片岩的各向异性流变力学特性,分别对片理方向不同的2组石英云母片岩试样进行了单轴压缩蠕变试验.根据石英云母片岩蠕变曲线的特征,通过串联一个非线性黏性元件,对损伤西原模型进行改进,并按照Lemaitr... 为探明丹巴水电站地下厂房区石英云母片岩的各向异性流变力学特性,分别对片理方向不同的2组石英云母片岩试样进行了单轴压缩蠕变试验.根据石英云母片岩蠕变曲线的特征,通过串联一个非线性黏性元件,对损伤西原模型进行改进,并按照Lemaitre应变等效原理推导了模型的蠕变方程,获得了石英云母片岩的一维流变模型参数;分析了片理面和应力水平对瞬时蠕变、衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变等特性的影响.结果表明:随应力水平提高,石英云母片岩的瞬时弹性模量基本不变,而滞后弹性模量、稳定黏性系数和蠕变破坏时间均减小;加载方向与片理面垂直时,石英云母片岩具有较强的黏塑性和较高强度;加载方向与片理面平行时,石英云母片岩具有较强的瞬时弹性、黏弹性、黏性和延性. 展开更多

关键词 石英云母片岩 各向异性 蠕变试验 损伤 改进西原模型

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