温度周期作用下大理岩三轴蠕变试验与理论模型研究

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1、第31卷第10期岩土力学Vol.31No.102010年10月RockandSoilMechanicsOct.2010文章编号：1000－7598(2010)10－3107－07温度周期作用下大理岩三轴蠕变试验与理论模型研究梁玉雷，冯夏庭，周辉，房敬年（中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室，武汉430071）摘要：为了解温度周期作用对大理岩蠕变力学特性的影响，采用温度-应力-渗流耦合的岩石力学三轴流变试验系统对大理岩进行了不同温度及温度周期变化下三轴压缩蠕变试验。基于试验结果，研究了大理岩试样在不同温度及温度周期变化下轴向应变随时间的变化规律，分析了不同温度及温度周

2、期变化下蠕变的变形机制，掌握了温度对大理岩三轴蠕变影响的基本规律，并且建立了考虑温度及温度周期变化影响的改进的Burgers模型。理论值与试验结果非常接近，表明考虑温度及温度周期变化的改进Burgers模型适合描述大理岩的黏弹性蠕变特征。为长期暴露于外部环境下的岩质边坡的长期稳定性分析提供了重要的参考依据。关键词：岩石力学；大理岩；温度周期变化；三轴蠕变试验；本构关系；改进的Burgers模型中图分类号：TU452文献标识码：AResearchontriaxialcreepexperimentandtheoreticalmodelofmarbleundercyclictemperatu

3、resLIANGYu-lei,FENGXia-ting,ZHOUHui,FANGJing-nian(StateKeyLaboratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngineering,InstituteofRockandSoilMechanics,ChineseAcademySciences,Wuhan430071,China)Abstract:Inordertostudytheeffectofcyclictemperaturesoncreeppropertiesofmarble,triaxialcompressioncreepexperimentso

4、fmarblespecimenswerecarriedoutbyusingrockservo-controllingrheologytestingmachine,whichcanconsidercoupledthermo-hydro-mechanicalprocesses.Intheexperiments,differenttemperaturesandcyclictemperatureswereconsidered.Basedontheexperimentalresults,theaxialstrainvariationpatternofmarblewithtimeunderdiff

5、erenttemperaturesandcyclictemperatureswasinvestigated.Basedontheknowledgeofthetriaxialcreeppropertiesofmarblespecimenunderdifferenttemperatures,amodifiedBurgersmodelwasdevelopedwithconsiderationoftemperaturechangeandcyclictemperatures.Theresultsobtainedfromthismodelareveryconsistentwiththeexperi

6、ments.ItisconcludedthatthedevelopedmodifiedBurgersmodelissuitabletodescribetheviscoelasticcreepbehaviorofmarble,whichbringsimportantsupportfortheanalysisoflong-termstabilityofrockslopeunderlong-termexposures.Keywords:rockmechanics;marble;cyclictemperatures;triaxialcreepexperiment;constitutiverel

7、ation;modifiedBurgersmodel的工程力学性质产生重要的影响，成为影响此类岩1引言体工程长期稳定性的重要因素。如南水北调西线工蠕变特性是岩石重要的力学特性之一，它与岩程中，大量岩质边坡长期暴露在外界环境下，西部[1]土工程长期稳定性紧密相关。陈宗基教授曾指出，地区气温昼夜变化比较大，年变化量也比较大，这一个工程的破坏往往是有时间过程的。而大量的岩种大的温差对岩石的影响是不可忽视的，尤其是在体工程是暴露在一定的外部环境中的，此