向家坝水电站坝基挤压带岩石三轴蠕变试验及非线性黏弹塑性蠕变模型研究

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1、第30卷第1期岩石力学与工程学报Vol.30No.12011年1月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJan.，2011向家坝水电站坝基挤压带岩石三轴蠕变试验及非线性黏弹塑性蠕变模型研究1，21，21，2张治亮，徐卫亚，王伟(1.河海大学岩土工程研究所，江苏南京210098；2.河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏南京210098)摘要：基于岩石常规三轴蠕变试验成果，研究向家坝水电站坝基挤压破碎带砂岩蠕变力学特性，分析岩石轴向和侧向蠕变规律。在低应力水平下，岩石仅发生衰减蠕变和稳态蠕变，而且稳态蠕变阶段的

2、应变速率为非零常数，蠕变量不可忽视，岩石变形满足Burgers蠕变模型。当应力达到一定水平时，岩石经过衰减蠕变和稳态蠕变之后发生加速蠕变破坏。不同围压下蠕变破坏特征不同，尤其是加速蠕变启动时间的差别较大，据此提出加速蠕变启动元件。通过将加速蠕变启动元件与Burgers模型串联，建立一个新的岩石六元件非线性黏弹塑性蠕变模型，并从理论上对其蠕变力学特性进行讨论。推导三维应力状态下的岩石蠕变本构模型公式，研究蠕变参数辨识方法。通过与试验曲线的比较，显示所建非线性蠕变模型的正确性与合理性。关键词：水利工程；常规三轴蠕变试验；稳态蠕变速率；加速蠕变启动元件；非线性黏弹塑性蠕变

3、模型中图分类号：TV223文献标识码：A文章编号：1000–6915(2011)01–0132–09STUDYOFTRIAXIALCREEPTESTSANDITSNONLINEARVISCO-ELASTOPLASTICCREEPMODELOFROCKFROMCOMPRESSIVEZONEOFDAMFOUNDATIONINXIANGJIABAHYDROPOWERSTATION1，21，21，2ZHANGZhiliang，XUWeiya，WANGWei(1.InstituteofGeotechnicalEngineering，HohaiUniversity，Nanjin

4、g，Jiangsu210098，China；2.KeyLaboratoryofMinistryofEducationforGeomechanicsandEmbankmentEngineering，HohaiUniversity，Nanjing，Jiangsu210098，China)Abstract：Basedontheresultsofrocktriaxialtest，thecreepmechanicalpropertiesofthesandstonefromthecompressiverupturezoneinXiangjiabaHydropowerStatio

5、nareinvestigated，andthelawsofaxialandlateralcreepofrockarealsoanalyzed.Inthelowstresslevel，therockonlyappearsdecaycreepandsteadycreep.Thesteadycreepstrainrateisnon-zeroconstant，andthecreepdeformationcannotbeignored.ThecreepofrockisconsistentwithBurgersmodel.Whenthestressreachesacertain

6、level，theacceleratedcreepdamageofrockoccurredafterthedecaycreepandsteadycreep.Thecharacteristicsofrockcreepfailureunderdifferentconfiningpressuresaredifferent，especiallythestartingtimeofacceleratedcreep.Accordingtothefeature，thestartupcomponentofacceleratedcreepisproposed.Byconnectingt

7、hestartupcomponentandBurgersmodelinseries，anewsix-componentnonlinearviscoelasto-plasticcreepmodelofrockisconstructed.Thecreeppropertyofthenonlinearmodeliscarriedoutbasedonthetheoreticalanalysis.Thecreepconstitutiveequationinthree-dimensionalstressstateisdeduced.Thecreepparameterident