紫红色泥岩蠕变损伤本构关系研究

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1、紫红色泥岩蠕变损伤本构关系研究工程学院科技论文报告会参会论文摘要：岩体的蠕变性是影响边坡变形与长期稳定性的重要因素之一。以湖北巴东地区的五里堆2号滑坡为工程背景，对滑坡内典型的软弱夹层紫红色泥岩，开展室内岩石剪切蠕变试验，研究其蠕变变形特性，进行了蠕变本构模型的辨识，最终选定西原模型并通过计算得到其蠕变参数，结果显示西原模型能够较好地模拟泥岩的初始和稳定蠕变阶段，但无法模拟加速蠕变阶段。于是，在西原模型的基础上，引入损伤演化方程，从而建立了可以描述该泥岩全过程蠕变变形的损伤模型，并具体介绍了该模型参数的求解方法，拟合结果证明了新模型的正确和合理性。关键词：岩体力学；泥岩；蠕

2、变；损伤本构模型；参数求解方法STUDYONCREEPDAMAGECONSTITUTIVERELATIONOFFUCHSIAMUDSTONELINan,XUHui,HUXin-li(CollegeofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei,430074,China)Abstract:Thetime-dependentbehaviorofrockmassisoneoftheimportantfactorsthatinfluencethedeformationandlongtermstabilityoflands

3、lide.Asanengineeringexample,Wu-li-duilandslideisstudied，whichislocatedinBa-dongcity,HubeiProvince,withtypicalsoftinterlayer-mudstone.Thecreepdeformationcharacteristicsofrockarestudiedthroughlaboratoryshearcreeptests.Then,theXiyuancreepconstitutivemodelischosenfrommanyones,andtheparametersa

4、reidentifiedaccordingly,theresultsshowthatXiyuanmodelcansimulateinitializedandstablecreepdeformation,butcannotsimulateacceleratedcreepdeformation.Therefore,anewdamagedevelopingfunctionistumbledinXiyuancreepmodeltofoundthedamagecreepmodelwhichcandescribewhole-processcreepdeformationcharacte

5、ristics,andthemethodstocalculatethemodelparametersarealsogivenindetail.Theresultsindicatethatthedamagecreepmodelisverycorrectandreasonable.Keywords:rockmechanics;mudstone;creep;damageconstitutivemodel;parametercalculatingmethod1.引言工程实践与研究表明，岩石流变是岩石地下工程、构筑物基础、边坡及滑坡产生大变形乃至失稳的重要原因之一。目前，国内外因对岩

6、土体流变特性研究不够而导致的延误施工甚至工程失败的先例不胜枚举，如1963年意大利瓦依昂(Vajont)库岸的蠕滑破坏，巴拿马运河滑坡区的片状粘土在运河边坡完工几年后突然崩塌等等。在第1届国际岩石力学会议上，Zischinsky用流变学模型描述了高边坡的变形，并指出岩土体的蠕变在高边坡变形中起重要作用，自此，国内外对边坡岩体流变特性的研究越来越多，成果也十分显著[1]~[12]。五里堆滑坡区位于湖北省恩施市巴东县官渡口镇五里堆村，处于巫峡与西陵峡之间的长江北岸，与巴东新城区隔江相望，滑坡区总面积达0.476平方公里，经勘查资料证实其为多次滑移后形成的一个基金项目：国家自然科

7、学基金项目(40872175)滑坡群。其下伏基岩为紫红色粉砂岩夹泥岩，软硬相间，单层厚度大于0.3m。由于该滑坡滑床为软硬互层且软弱结构面发育，属于典型的“红层岩体”。相关研究表明，软弱岩层是红层岩体的薄弱部位，且具有明显的蠕变特性，其发育特征和空间形态对红层岩体的稳定性有重要的控制作用[13~14]，根据对滑带土矿物成分的研究分析，可以认为该滑坡基本上是沿软弱泥岩夹层发生蠕滑变形的，因此很有必要对该软弱岩层进行蠕变试验并开展蠕变特性及其本构关系的研究，以为五里堆2号滑坡的形成机制和蠕滑机理的探索以及治理工作的开展