一种基于能量耗散理论的岩石加速蠕变模型

论文摘要

岩石加速蠕变阶段的启动条件是分析蠕变全过程的难点问题,现有的西原体模型在描述岩石黏塑性阶段的加速蠕变特性时也存在明显的不足。为了更好地描述岩石蠕变的全过程、划分蠕变的不同阶段和表征加速蠕变阶段的变形特性,基于能量耗散理论定义了加速蠕变启动的控制阈值,将Perzyna黏塑性模型引入西原体模型,由此构建了一种新型的岩石加速蠕变本构模型,并且通过三轴逐级加载蠕变实验数据对模型进行了验证。结果表明:蠕变加载过程中的能耗和蠕变损伤主要来源于岩土类材料内部的内能变化,基于能量耗散理论和考虑蠕变速率变化构建的岩石加速蠕变模型能更好地描述岩石黏弹塑性蠕变特性,不仅反映了岩石能量耗散与蠕变变化之间的关系,也进一步突出了岩石的蠕变速率和蠕变应力状态对加速蠕变的影响;同时,该模型克服了传统的西原模型难以描述加速蠕变变形特征的缺点,更加准确地反映了岩石的衰减和稳定蠕变阶段的蠕变特性;最后,对比分析结果验证了采用耗散率值来定义由稳定蠕变阶段转化为加速蠕变阶段的控制阈值是可行的,引入Perzyna黏塑性模型对改善西原体模型描述岩石加速蠕变阶段的变形特征是有效的,研究结果为分析蠕变变形全过程和划分蠕变变形阶段提供了一个新方法,为研究蠕变模型和蠕变力学特性提供了一个新思路。

论文目录

• 1 基于能量耗散理论的加速蠕变模型建立
• 2 砂岩室内试验
•   2.1 试验仪器
•   2.2 常规三轴压缩试验
•   2.3 蠕变试验方案
•   2.4 蠕变试验结果分析
• 3 模型参数识别
•   3.1 模型临界参数确定
•   3.2 模型计算值与试验值对比
• 4 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘文博,张树光,李若木

关键词: 能量耗散,黏塑性理论,临界耗散率,蠕变速率,应力状态

来源: 煤炭学报 2019年09期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 辽宁工程技术大学土木工程学院,桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西岩土力学与工程重点实验室

基金: 国家自然科学基金资助项目(51274109)

分类号: TU452

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.1393

页码: 2741-2750

总页数: 10

文件大小: 681K

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