一种新的岩石非线性流变损伤模型研究_杨圣奇

《一种新的岩石非线性流变损伤模型研究_杨圣奇》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第36卷第10期岩土工程学报Vol.36No.102014年.10月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringOct.2014DOI：10.11779/CJGE201410012一种新的岩石非线性流变损伤模型研究杨圣奇，徐鹏（中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州221008）摘要：传统岩石流变模型由线性元件组合而成，不能很好地描述流变过程中的加速流变阶段，通过分析岩石流变过程中微裂纹的压闭和扩展过程，将损伤力学引入岩石流变模型中，采用Kachanov提出的损伤律，将岩石流变过程分为阶段一（衰减、稳态蠕变阶段

2、）和阶段二（加速蠕变阶段）两个部分，推导了岩石在两阶段中损伤演化方程，通过参数敏感性分析发现应力水平的大小对损伤演化过程有较大影响。结合有效应力观点建立了岩石非线性损伤流变模型，该模型能较好的描述岩石的衰减、稳态和加速流变阶段，同时简要分析了模型的松弛特性。采用该岩石非线性损伤流变模型对泥岩在围压为5MPa与轴向偏应力水平为43MPa的蠕变试验结果进行了模拟，验证了损伤流变模型的合理性，保持其他参数不变，更改应力水平的大小，得到不同应力水平下的非线性损伤蠕变模型曲线，与试验结果较为相符，而采用西原流变模型对试验结果进行模拟，在加速流变阶段两者差别较大。关键词：岩石

3、力学；非线性流变；损伤变量；加速蠕变；本构模型中图分类号：TU485文献标识码：A文章编号：1000–4548(2014)10–1846–09作者简介：杨圣奇(1978–)，男，江苏盐城人，博士后，教授，博士生导师，主要从事深部岩石力学与地下工程方面的教学和研究工作。E-mail:yangsqi@hotmail.com。AnewnonlinearrheologicaldamagemodelforrockYANGSheng-qi,XUPeng(StateKeyLaboratoryforGeomechanicsandDeepUndergroundEngineering

4、,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008,China)Abstract:Thetraditionalrheologicalmodelsforrockconsistingoflinearcomponentscannotdescribeverywelltheacceleratingcreepstage.Theclosureandexpansionofmicrocracksintheprocessofrockrheologyareanalyzed,andthedamagemechanicsisintroduce

5、dtoconstructanewrheologicalmodel.ThedamagelawputforwardbyKachanovisadoptedandtherheologicalprocessofrockisdividedintothefirstphase(theinitialattenuationcreepstageandthesteady-statecreepstage)andthesecondphase(theacceleratingcreepstage),andthecorrespondingdamageevolutionequationsareded

6、uced.Byanalyzingthesensitivityofcreepparameters,thestresslevelhasagreatinfluenceonthedamageevolutioncharacteristics.Thenonlinearrheologicaldamagemodelforrockisestablishedbasedontheeffectivestresslaw,andthestressrelaxationpropertyisalsoanalyzed.Thisnonlinearrheologicalmodelcandescribet

7、hecompletecreepcurveverywell.Usingthismodeltosimulatethewholecreepprocessofmudstoneundertheconfiningpressureof5MPaandaxialdeviatoricstressof43MPa,itshows,thatthenonlinearrheologicaldamagemodelisrightandreasonable.Severalcalculateddamagemodelcurvesunderdifferentstresslevelsareshown,whi

8、chare