深部硬脆性岩石分数阶蠕变损伤模型研究

摘要

硬脆性岩石与软弱岩石一样会发生蠕变破坏，因此研究其蠕变特性对围岩的稳定性具有重要意义。假设黏滞系数与初始弹性模量的幂次方成正比，以此表征岩石初始的软硬和致密状态对其蠕变行为的影响，提出一种改进的分数阶非线性黏滞体，以描述衰减和稳定蠕变阶段的黏弹性特征；根据连续损伤力学理论，引入损伤因子，建立了考虑时效损伤的分数阶非线性损伤黏塑性体，以描述加速蠕变阶段的力学行为。将胡克体、改进分数阶非线性黏滞体和分数阶非线性损伤黏塑性体串联，建立一个硬脆性岩石非线性蠕变损伤模型，并验证其合理性，试验曲线与模型理论曲线吻合良好，说明该模型能较好描述硬脆性岩石蠕变全过程。对模型参数进行敏感性分析，讨论其对蠕变行为的影响，结果表明相关参数对准确描述硬脆性岩石的蠕变特征有重要作用。

关键词

蠕变模型 / 硬脆性岩石 / 分数阶微积分 / 时效损伤

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.11872287); 陕西省重点研发计划资助项目(No.2019ZDLGY01-10)