岩石非线性黏弹塑性损伤蠕变模型研究

摘要

准确描述岩石蠕变行为的各阶段特征对岩石力学与岩体工程的研究具有重要的意义。由于经典元件组合模型不能较好地描述岩石蠕变过程中的非线性特征，基于损伤力学理论及Kachanov蠕变损伤演化规律，通过改进传统的Kelvin模型和村山体模型，建立起能够描述岩石衰减蠕变阶段和加速蠕变阶段的非线性函数。将弹性体、线性Kelvin体、非线性Kelvin体、损伤黏弹塑性体进行串联，建立能够同时描述岩石瞬时弹性应变、非线性黏弹性应变、非线性黏塑性应变和黏性应变的非线性黏弹塑性损伤蠕变模型，采用Origin软件的Levenberg-Marquardt算法对模型参数进行了辨识，最后通过用不同应力水平下的砂岩单以及三轴压缩蠕变试验，验证该模型的合理性。结果表明：试验曲线和理论曲线的吻合度较高，所建模型不仅能够准确地描述岩石的瞬时弹性应变阶段、等速蠕变阶段的蠕变曲线特征，而且能够较好地描述衰减蠕变阶段和加速蠕变阶段蠕变曲线的非线性特征，验证了该模型的合理性与准确性。

关键词

岩石力学 / 损伤 / 非线性 / 加速蠕变 / 黏弹塑性蠕变模型

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.10872133); 上海市软科学研究领域重点资助项目(No.18692106100)