基于Perzyna黏塑性分数阶导数蠕变模型.pdf

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1、李梦洁：基于Perzyna黏塑性分数阶导数蠕变模型1391)OI：10．13905／j．cnki．dwjz．2016．04．050基于Perzyna黏塑性分数阶导数蠕变模型李梦洁(安徽理工大学土木建筑学院。安徽淮南232001)【摘要】了解人工冻土的蠕变性质对安全建井是非常必要的。目前常用分数阶导数伯格斯蠕变模型来模拟人工冻土的稳定蠕变阶段。如果从内能角度分析发生蠕变的机制，基于应变能理论，采用Perzyna黏塑性理论与分数阶导数伯格斯模型相结合，可以建立一种能描述衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变3个阶段全过程的蠕变统一本构模型。通过建立模型比较发现，数值

2、模拟结果与试验数据基本吻合，研究成果为人工冻土蠕变过程研究提供了一种新的思路。【关键词】分数阶导数；人工冻土；Perzyna；伯格斯模型【中图分类号】TU475．2【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2016)04—0139—03人工冻土是一种粘弹塑性材料，在冻结法施工中具有物理意义，而且能与实验结果很好吻合。Sih了解冻土的变形特性对安全建井至关重要。在进行等采用应变能理论对岩石裂纹扩展特性进行了研人工冻结凿井过程中，出现的冻结壁变形过大导致冻究，解释了裂纹的扩展过程，从而得出了岩石蠕变过结管断裂的现象日益引起人们的关注。随着时间的程与裂

3、纹的扩展密不可分的结论。所以本文从内能流逝，冻结壁产生较大的蠕变变形，冻结管发生了变角度分析发生蠕变的机制，基于应变能理论，采用形弯曲从而导致冻结管断裂。所以研究人工冻土的Perzyna黏塑性理论与分数阶导数伯格斯模型相结合，蠕变性质对安全建井是非常必要的。提出一种能描述衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变三个目前人工冻土蠕变本构模型有元件模型和经验阶段全过程的蠕变统一本构模型。模型两种。对人工冻土蠕变试验数据进行分析，建立1基于应变能理论的分数阶蠕变模型应变一时间的函数关系是经验蠕变模型。其针对性1．1分数阶导数伯格斯模型强，但其物理意义不明确。元件蠕变模型

4、是采用基本伯格斯模型蠕变方程为：1．1F元件进行组合来模拟冻土的蠕变力学行为，它是研究占=(+一b)+[1一exp(一￡)]or(1)蠕变问题经常使用的模型。分数微积分研究的是任B，Bk，7k意阶次的微分、积分算子特性及其应用，其参数不仅式中，、卵分别为开尔文蠕变模型中弹簧的弹回筑施工效率；计算结果显示，最大水平位置参考文献12．8mm，地表最大沉降16mm，沉降范围坑外25m，地下连续墙能很好控制周边土体侧移及沉降，有效保护[1]JGJ120—2012，建筑基坑支护技术规程[s]．[2]DB11489—2007，建筑基坑支护技术规程[S]．周边环境。

5、[3]刘国彬，等．基坑工程手册[M]．中国建筑工业出版设，2009．(3)地下连续墙整体竖向承载力较好，可兼做[4]孟维军．地铁车站地下连续墙处理技术研究及其应用[J]．哈抗浮压顶结构，工程适用性广。尔滨工程大学，2007，(8)：1—92．(4)在端头连续墙的盾构开洞范围设置玻璃纤[5]朱建峰．深基坑支护工程中地下连续墙的设计[J]．隧道建维筋代替普通钢筋，为后续区间施工预留条件，并且设．2005，25(1)：31—34．在满足连续墙强度需求的同时，减少盾构区问对车站[6]王元湘．关于深基坑支护结构计算的增量法和总量法[J]．地及周边环境的影响。下空

6、间．2000，20(1)：44—47+80．[7]沈元红．北京地区地下连续墙施工要点及常见问题处理[J]．(5)运用弹性地基梁数值解法模拟地下连续分析评价，2014，9(3)：39—45．墙，并采用“增量法”加载，模拟基坑开挖及主体结构回筑施工全过程中的每个阶段的荷载和支撑条件变化对墙体产生的内力增量和位移增量，得到更贴近实[收稿日期]2015—12—23际工程的围护结构内力及变形，以此指导基坑围护结[作者简介]杨军(1987一)，男，四川遂宁人，硕士研究生，构及支撑体系的参数选取。在满足工程需求的同时，从事岩土工程、地下结构及隧道工程方面的设计争取更

7、好的经济性。及研究工作。140低温建筑技术2016年第4期(总第214期)性模量、黏壶的黏滞系数；E、，7。分别为麦斯威尔蠕变基于应变能理论，加速蠕变开始时都具有相同的模型中弹簧的弹性模量、黏壶的黏滞系数；or为正应应变能密度值厂。力；￡为时间。厂=cr二。二i=ors-long(10)分数阶导数的蠕变模型是用Able体取代在经典式中，三。为二。应力状态下加速蠕变发生起始时模型理论中的牛顿体。刻对应的应变；下标i表示不同的应力状态；为Abel体的本构方程为；or理想的加速蠕变起始时刻对应的应变值，因为(t)：号0≤r≤1(2)>时才能进入非0等速蠕变状

8、态，因此，其对应的实际是理想值，无法从试验中获得，但根据临界当=为常数时，Able体描述材料的