考虑加速蠕变的深井巷道粉砂岩非线性黏弹塑性蠕变模型研究 被引量：6

1

作者 高春艳 高全臣 牛建广 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2016年第12期99-104,共6页

围岩流变特性是影响巷道工程安全性和稳定性的关键因素之一,本构模型的研究是岩石流变力学理论研究中最基本最重要的组成部分,同时也是将试验研究成果应用于实际工程的必要环节。综合采用试验研究、理论分析和数值试验模拟分析等研究方... 围岩流变特性是影响巷道工程安全性和稳定性的关键因素之一,本构模型的研究是岩石流变力学理论研究中最基本最重要的组成部分,同时也是将试验研究成果应用于实际工程的必要环节。综合采用试验研究、理论分析和数值试验模拟分析等研究方法,对淮南矿业集团朱集煤矿千米深井巷道粉砂岩的流变力学特性和本构方程的构建进行了分析研究。在参考大量相关理论和试验资料的基础上,提出改进的与应力以及时间有关的指数函数形式的非线性黏塑性元件,将之与Burgers蠕变模型串联形成能够模拟岩石三阶段蠕变特性的六元件组合模型。对朱集煤矿深井巷道粉砂岩进行高围压状态下三轴蠕变试验,获得了不同应力水平下的蠕变曲线,依据测得的轴向蠕变曲线对所提出的六元件蠕变模型进行参数辨识,验证了模型的合理性。 展开更多

关键词 粉砂岩 深井 非线性黏弹塑性 蠕变模型 三轴蠕变试验

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岩石试件非线性黏弹塑性蠕变模型研究 被引量：7

2

作者 刘玉春 赵扬锋 《煤矿开采》 2008年第1期10-12,14,共4页

蠕变是岩石的重要力学特征之一。根据岩石全过程应力-应变曲线的特征,建立非线性黏弹塑性蠕变模型,并建立了模型的状态方程、本构方程、恒应力状态下的蠕变方程和恒速率应力状态下的蠕变方程。通过引入岩石的流变指数建立的非线性黏弹... 蠕变是岩石的重要力学特征之一。根据岩石全过程应力-应变曲线的特征,建立非线性黏弹塑性蠕变模型,并建立了模型的状态方程、本构方程、恒应力状态下的蠕变方程和恒速率应力状态下的蠕变方程。通过引入岩石的流变指数建立的非线性黏弹塑性蠕变模型,较好地反映了岩石试件的3阶段蠕变过程,充分描述岩石加速蠕变特性;同时,得出岩石试件蠕变变形、蠕变速率和蠕变加速度的解析表达式。通过分析,岩石试件在恒应力速率下,只要应力大于岩石的长期强度,岩石试件就进入加速蠕变阶段;而在恒应力下,岩石试件在经过一定时间后才能进入加速蠕变阶段,这一时间的长短与岩石试件的力学性质有关。 展开更多

关键词 岩石力学 非线性黏弹塑性蠕变 稳定性

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岩石试件非线性黏弹塑性蠕变模型分析 被引量：1

3

作者 刘玉春 赵扬锋 《煤矿开采》 北大核心 2009年第5期16-18,共3页

建立了非线性黏弹塑性蠕变模型,并建立了模型的本构方程。通过引入岩石的流变指数建立的非线性黏弹塑性蠕变模型,较好地反映了岩石试件的3阶段蠕变过程,充分描述岩石加速蠕变特性;同时,得出岩石试件在恒应力状态下的蠕变变形、蠕变速率... 建立了非线性黏弹塑性蠕变模型,并建立了模型的本构方程。通过引入岩石的流变指数建立的非线性黏弹塑性蠕变模型,较好地反映了岩石试件的3阶段蠕变过程,充分描述岩石加速蠕变特性;同时,得出岩石试件在恒应力状态下的蠕变变形、蠕变速率和蠕变加速度的解析表达式。通过分析得到:岩石试件在恒应力下,岩石试件在经过一定时间后进入加速蠕变阶段,这一时间的长短与岩石试件的力学性质有关,特别与岩石的流变指数有很大的关系;岩石的流变指数是岩石的一个重要指标,它对岩石蠕变增长快慢程度有着重要的影响,岩石的流变指数越大,岩石越容易进入流变加速阶段,越容易失稳。 展开更多

关键词 岩石力学 非线性黏弹塑性蠕变 稳定性

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考虑黏聚力与内摩擦系数的岩石黏弹塑性流变模型 被引量：6

4

作者 杨圣奇 朱运华 于世海 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期291-297,共7页

基于在岩石剪切流变仪上得到的泥板岩剪切流变试验结果,采用库仑强度准则获得了岩石长期强度参数(长期黏聚力和长期内摩擦系数),与瞬时强度参数进行对比,结果表明,岩石黏聚力对时间的敏感程度高于内摩擦系数对时间的敏感程度.提出了一... 基于在岩石剪切流变仪上得到的泥板岩剪切流变试验结果,采用库仑强度准则获得了岩石长期强度参数(长期黏聚力和长期内摩擦系数),与瞬时强度参数进行对比,结果表明,岩石黏聚力对时间的敏感程度高于内摩擦系数对时间的敏感程度.提出了一个考虑黏聚力和内摩擦系数随时间变化的塑性元件,将其与线性黏性元件并联起来,得到一个新的考虑黏聚力和内摩擦系数的非线性黏塑性体(CF-NVPB),同时将CF-NVPB模型与三元件线性黏弹性流变模型串联起来,建立了一个新的考虑黏聚力和内摩擦系数的岩石非线性黏弹塑性流变模型,并推导了该非线性流变模型的蠕变方程与松弛方程. 展开更多

关键词 岩石力学 黏聚力 内摩擦系数 非线性黏弹塑性流变模型

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重复荷载下玄武岩纤维沥青混合料的永久变形及其分数阶黏弹塑性模型 被引量：6

5

作者 张永军 罗文波 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期116-122,共7页

为准确描述高温重复荷载下玄武岩纤维沥青混合料的非线性黏弹塑性力学行为,本工作在西原模型的基础上,考虑分数阶黏塑性和Rabotnov损伤律,构建了玄武岩纤维沥青混合料的非线性黏弹塑性力学模型。根据黏弹性力学理论推导了带间歇时间的... 为准确描述高温重复荷载下玄武岩纤维沥青混合料的非线性黏弹塑性力学行为,本工作在西原模型的基础上,考虑分数阶黏塑性和Rabotnov损伤律,构建了玄武岩纤维沥青混合料的非线性黏弹塑性力学模型。根据黏弹性力学理论推导了带间歇时间的半正矢波重复荷载作用下沥青混合料永久变形的模型表达式,并利用表达式对玄武岩纤维掺量分别为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%(质量分数,下同)和不掺加纤维的改性沥青混合料的永久变形试验结果进行拟合,算法选取LM最优化算法,确定了全部模型参数。随后根据模型表达式和材料参数,计算了流动数FN、FN指数并与高温下动态模量及车辙试验的数据比较,研究了永久变形的变化规律。结果表明:该模型可以很好地描述重复荷载作用下不同玄武岩纤维掺量的沥青混合料三阶段永久变形特性;玄武岩纤维的掺入显著提高了混合料的高温性能,且其最佳掺量为0.3%;模型计算的流动数FN、FN指数与动态模量及动稳定度数据有较强的相关性,进一步验证了模型描述永久变形行为的准确性。最后对比了分数阶参数与流动数FN、FN指数的相关性,简要探讨了分数阶参数与沥青混合料高温性能的关联性。 展开更多

关键词 道路工程 非线性黏弹塑性模型 分数阶黏壶 玄武岩纤维沥青混合料 永久变形

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隧道软弱围岩挤压大变形非线性流变力学特征及其锚固机制研究 被引量：24

6

作者 孙钧 潘晓明 王勇 《隧道建设》 北大核心 2015年第10期969-980,共12页

介绍围岩大变形的工程实例、隧道围岩挤压性大变形的定义及其工程特征。系统总结国际上隧道围岩挤压性大变形的3种预测方法,即:经验法、半经验半理论法和试验判定法。将Hoek(1999)对围岩挤压大变形的预测和判定方法(半经验半理论法)应... 介绍围岩大变形的工程实例、隧道围岩挤压性大变形的定义及其工程特征。系统总结国际上隧道围岩挤压性大变形的3种预测方法,即:经验法、半经验半理论法和试验判定法。将Hoek(1999)对围岩挤压大变形的预测和判定方法(半经验半理论法)应用于乌鞘岭隧道岭脊段F7断层带开挖施工中的围岩稳定性判别,并对这种预测方法进行了可靠性评价,认为有支护情况下比无支护情况下变形预测失效概率要小得多,也就是说毛洞围岩变形收敛率的大小更难以掌控。介绍作者团队对隧道围岩挤压性大变形问题按三维非线性流变的理论分析、相应专用软件的研制;并将理论研究计算成果与现场实测数据进行对比,结果按大变形三维问题的计算值比按小变形二维平面问题的计算值更接近工程实际;同时,指出了有待进一步深化研讨的若干问题。最后,提出了管控/约束隧道围岩大变形持续发展的锚固技术措施--一种新型大尺度让压锚杆/预应力长锚索,分析其机制和优势,介绍其构造类型,并提出下一步的研究思路。该方法已在几处工地不同程度地成功实施,取得了应有的经济效益和技术成果。 展开更多

关键词 隧道 软弱围岩 挤压大变形 预测 小变形二维非线性黏弹塑性本构模型 大变形三维弹黏塑性本构模型 大尺度让压锚杆/预应力长锚索

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砂质泥岩卸荷流变本构模型研究 被引量：10

7

作者 原先凡 邓华锋 李建林 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1733-1739,共7页

基于隧洞开挖过程中围岩应力的实际调整路径设计加轴压卸围压条件下的分级卸荷流变实验,对某水电站引水隧洞洞轴线主要穿越的砂质泥岩的卸荷流变力学特性进行研究。试验结果表明:1应力水平低于岩石破坏应力时,砂质泥岩的流变只表现出衰... 基于隧洞开挖过程中围岩应力的实际调整路径设计加轴压卸围压条件下的分级卸荷流变实验,对某水电站引水隧洞洞轴线主要穿越的砂质泥岩的卸荷流变力学特性进行研究。试验结果表明:1应力水平低于岩石破坏应力时,砂质泥岩的流变只表现出衰减流变阶段和稳态流变阶段,且随着围压的逐级卸除,应力水平逐渐超过岩石的长期强度,试样的稳态流变速率由最初接近于0的常数逐渐增大至一个大于0的常数;2应力水平高于岩石破坏应力时,砂质泥岩经过衰减流变阶段和稳态流变阶段之后进入非线性加速流变阶段直至发生破坏,通过对比发现,不同卸荷初始围压下试样发生流变破坏的总历时不同,且各试样发生非线性加速流变的启动时间也显著不同。对砂质泥岩卸荷流变试验结果分析表明,西元模型能够较好地描述应力水平低于破坏应力时砂质泥岩的流变特性,但却无法反映应力水平高于其破坏应力时的非线性加速流变特征,基于此,引入岩石非线性加速流变启动元件,通过将其与西元模型相结合建立了一个新的非线性黏弹塑性流变模型,对提出的模型进行参数辨识,并将流变模型拟合结果与试验结果进行对比,结果表明,新建立的卸荷流变本构模型能够较全面地描述砂质泥岩卸荷流变破坏的全过程,证明所建模型是正确合理的。 展开更多

关键词 砂质泥岩 加轴压卸围压 卸荷流变 长期强度 非线性黏弹塑性流变模型

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循环荷载作用下岩石疲劳本构模型初探 被引量：19

8

作者 郭建强 黄质宏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1698-1704,共7页

为研究循环荷载作用下岩石的疲劳本构模型,提出了3个疲劳基本元件:弹性疲劳元件(HF)、黏性疲劳元件(NF)和塑性疲劳元件(YF)。通过疲劳基本元件的组合建立了稳定疲劳模型(广义开尔文与伯格斯疲劳模型)与不稳定疲劳模型(非线性黏弹塑性疲... 为研究循环荷载作用下岩石的疲劳本构模型,提出了3个疲劳基本元件:弹性疲劳元件(HF)、黏性疲劳元件(NF)和塑性疲劳元件(YF)。通过疲劳基本元件的组合建立了稳定疲劳模型(广义开尔文与伯格斯疲劳模型)与不稳定疲劳模型(非线性黏弹塑性疲劳模型);当且仅当n>1时,非线性黏弹塑性疲劳模型才可完整模拟岩石的减速疲劳、等速疲劳和加速疲劳3个阶段。研究结果表明:非线性黏弹塑性疲劳模型可较好的模拟岩石的疲劳变形规律;若疲劳变形规律具有明显的减速、等速及加速阶段,则加速疲劳参数n将随岩石单轴抗压强度增大而减小。根据研究结果提出用临界应力比而非临界应力设计疲劳试验的参数,可能更为合理。 展开更多

关键词 循环荷载 (不)稳定疲劳 非线性黏弹塑性疲劳模型 临界应力

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大埋深隧洞泥质粉砂岩的三轴蠕变试验与理论分析 被引量：7

9

作者 林韩祥 张强勇 +3 位作者 张龙云 向文 丁炎志 张振杰 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1552-1561,共10页

为揭示滇中引水工程香炉山隧洞围岩的非线性蠕变力学特性,对大埋深香炉山隧洞深度1 km处T_(3)sn泥质粉砂岩开展室内三轴蠕变试验,根据试验结果分析不同应力水平下岩样轴向应变随时间的变化规律。通过对试验曲线进行模型辨识,引入开关元... 为揭示滇中引水工程香炉山隧洞围岩的非线性蠕变力学特性,对大埋深香炉山隧洞深度1 km处T_(3)sn泥质粉砂岩开展室内三轴蠕变试验,根据试验结果分析不同应力水平下岩样轴向应变随时间的变化规律。通过对试验曲线进行模型辨识,引入开关元件,并与Burgers模型结合形成修正的Burgers模型,将修正的Burgers模型与新提出的非线性黏塑性体串联最终形成非线性黏弹塑性蠕变模型(NVEPB蠕变模型)。通过对NVEPB蠕变模型的本构方程进行Laplace变换,推导NVEPB蠕变模型的一维蠕变方程。通过引入塑性力学知识并结合假设条件,获得NVEPB蠕变模型的三维蠕变方程和常规三轴应力状态下的蠕变方程。借助Origin平台,将NVEPB蠕变模型在常规三轴应力状态下的蠕变方程编程并嵌入其内置的非线性拟合模块,实现蠕变方程的二次开发。通过Origin平台的Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法反演获得模型的蠕变力学参数,并将反演拟合计算结果与蠕变试验结果进行对比分析。研究结果表明:NVEPB蠕变模型的拟合曲线和蠕变试验结果高度吻合,拟合系数均在0.94以上,较好地揭示了滇中引水大埋深隧洞围岩的非线性蠕变力学特性。 展开更多

关键词 大埋深隧洞 泥质粉砂岩 三轴蠕变试验 模型辨识 非线性黏弹塑性蠕变模型(NVEPB蠕变模型) 蠕变参数反演

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基于改进西原模型巷道围岩流变参数反演分析 被引量：5

10

作者 高子璐 荣传新 唐彬 《力学与实践》 北大核心 2020年第1期28-34,共7页

当应力达到一定水平时,岩石经过衰减和稳定蠕变过程之后会发生加速蠕变破坏,但是传统西原体模型无法更有效地反映该加速蠕变阶段。为了解决这一问题,引入一个非线性流变元件,并将其串联在西原体模型上,组成一个新的六元件模型,该模型可... 当应力达到一定水平时,岩石经过衰减和稳定蠕变过程之后会发生加速蠕变破坏,但是传统西原体模型无法更有效地反映该加速蠕变阶段。为了解决这一问题,引入一个非线性流变元件,并将其串联在西原体模型上,组成一个新的六元件模型,该模型可充分反映岩石蠕变的三个阶段。基于改进的西原体模型本构方程,应用Laplace变换,得到了盾构圆形巷道围岩的径向位移变化规律;根据巷道围岩收敛变形现场实测数据,反演得到了岩石黏弹塑性蠕变参数;由巷道围岩径向位移计算结果和实测数据对比分析表明:两者吻合较好;当t ≤25 d时,巷道围岩处于加速变形阶段,其径向位移变化速率随时间的增长而不断增加,当t>25 d时,巷道围岩进入稳定变形阶段,随时间的推移,其径向围岩位移变化速率逐渐趋于稳定。 展开更多

关键词 改进西原体模型 非线性黏弹塑性 参数反演 巷道围岩

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基于非定常分数阶微积分的岩石蠕变模型研究 被引量：1

11

作者 王豫宛 王伟 +1 位作者 周倩瑶 梅胜尧 《河北工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2019年第2期60-63,69,共5页

分数阶导数引入蠕变模型可较好地模拟蠕变特性,为了解决常规分数阶黏滞体的微分阶次多为定常数,不能用同一元件模拟岩石蠕变的衰减、稳定或加速阶段的问题,基于分数阶微积分理论,提出了一种非定常微分阶次的分数阶黏性元件,将此元件与... 分数阶导数引入蠕变模型可较好地模拟蠕变特性,为了解决常规分数阶黏滞体的微分阶次多为定常数,不能用同一元件模拟岩石蠕变的衰减、稳定或加速阶段的问题,基于分数阶微积分理论,提出了一种非定常微分阶次的分数阶黏性元件,将此元件与引入分数阶的理想黏塑性体及理想弹簧串联,建立了新的非线性黏弹塑性蠕变模型,推导了该模型的蠕变方程,并分别利用岩石蠕变试验结果及西原体模型、河海模型对其合理性进行了验证、对比。结果表明:所建模型拟合曲线与试验数据吻合较好,误差较小,具有较高的准确性及合理性,能够较好地模拟岩石岩石蠕变全过程。 展开更多

关键词 岩石蠕变 非定常分数阶微积分 分数阶黏滞体 非线性黏弹塑性模型

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