岩石非线性黏弹塑性流变模型(河海模型)和其应用

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1、第25卷第3期岩石力学与工程学报Vol.25No.32006年3月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMarch，2006岩石非线性黏弹塑性流变模型(河海模型)及其应用徐卫亚，杨圣奇，褚卫江(河海大学岩土工程研究所，江苏南京210098)摘要：通过将作者提出的非线性黏塑性体与五元件线性黏弹性模型串联，建立一个新的岩石非线性黏弹塑性流变模型(河海模型)，该流变模型可以充分反映岩石的加速流变特性。推导了岩石在恒应力与恒应变情况下的流变方程，从理论上对岩石非线性蠕变和松弛特性进行分析，同时利用在岩石流变伺服仪上获得的蠕变全程试验曲线

2、，对提出的非线性黏弹塑性流变模型进行充分验证，试验曲线与非线性流变模型的比较，显示了所建流变模型的正确性与合理性。基于提出的岩石非线性黏弹塑性流变模型，推导该非线性流变模型在三维条件下的中3D心差分格式，采用FLAC所提供的二次开发程序接口，研制岩石非线性流变数值程序，同时通过一个单轴压缩算例，进一步验证提出的非线性流变模型的正确性与合理性。采用研制的非线性流变数值程序，对锦屏一级水电站坝基岩石工程进行三维流变数值模拟，分析结果为锦屏一级水电站坝基岩石工程的长期稳定与安全性提供了合理建议与评价。关键词：岩石力学；非线性黏弹塑性流变模型；蠕变特性；松弛特性；程序研制；工程应用+

3、中图分类号：TU485.3文献标识码：A文章编号：1000–6915(2006)03–0433–15NONLINEARVISCOELASTO-PLASTICRHEOLOGICALMODEL(HOHAIMODEL)OFROCKANDITSENGINEERINGAPPLICATIONXUWei-ya，YANGSheng-qi，CHUWei-jiang(InstituteofGeotechnicalEngineering，HohaiUniversity，Nanjing，Jiangsu210098，China)Abstract：Byconnectingthenonlinearvisc

4、oplasticbody(NVPB)modelputforwardbytheauthorsandfive-componentviscoplasticmodelinseries，anewseven-componentnonlinearviscoelasto-plasticrheologicalmodelofrock(Hohaimodel)isproposed，whichcanreflectfullytheaccelerativerheologicalpropertyofrockmaterial.Therheologicalequationsofrockattheconstant

5、stressandstrainarededuced.Thenonlinearcreeppropertyandrelaxationpropertyofrockarecarriedoutbasedonthetheoreticalanalysisandinvestigation.Atthesametime，onthebasisofcompletecreepcurvesgainedbyusingrockservo-controllingrheologyequipment，theidentificationoftheproposedseven-componentnonlinearvis

6、coelasto-plasticrheologicalmodelofrockisvalidated.Thecomparisonbetweennonlinearrheologicalmodelandexperimentalcurveshowsthattheproposednonlinearviscoelasto-plasticrheologicalmodelisavailableandreasonable.Basedontheproposedseven-componentnonlinearviscoelasto-plasticrheologicalmodelofrock，the

7、centraldifferenceequationinthree-dimensionalconditionofthisnonlinearrheologicalmodelisdeduced.Byadoptingthesecondary3Ddevelopmentroutineinterfaceofsoftware—fastLagrangiananalysisofcontinua(FLAC)，thenumericalanalysiscodeofnonlinearrheologicalmodelisinvest