水化-冻融耦合条件下大理岩蠕变损伤本构模型

摘要

为描述岩石在水化-冻融耦合条件下的蠕变特性，以大理岩为试验对象，分别开展酸性、碱性、中性溶液与不同冻融循环条件下的单轴压缩蠕变及核磁共振试验，分析T_2(弛豫时间)谱分布和蠕变试验结果，并进行耦合损伤演化，得到一个新的考虑水化-冻融与应力耦合的蠕变损伤本构模型。结果表明：1)大理岩T_2谱表现为三个谱峰，岩石以大孔径孔隙为主。2)冻融循环作用促进大理岩孔隙发育，不同溶液环境对孔隙发育影响从大到小的关系为酸性、碱性、中性。3)分别构建水化-冻融和受荷损伤变量，从而建立耦合损伤变量。基于大理岩蠕变特性，确定蠕变基础模型，进行耦合损伤演化，得到新的水化-冻融耦合条件下的大理岩蠕变损伤本构模型。4)新建模型模拟大理岩三种溶液冻融循环50次的的平均R~2达0.985 4,远高于基础模型平均R~2(0.919 4),说明本文新建模型对三种岩石蠕变数据辨识效果更好。

关键词

水化-冻融 / 大理岩 / 核磁共振 / 蠕变 / 损伤 / 本构模型

基金资助

国家自然科学基金项目(51774165); 中国科协青年托举工程项目(2023QNRC001); 2023年度辽宁省教育厅基本科研项目(青年项目)(JYTQN2023212)); 辽宁省经济社会发展研究课题(2024lslqnrckt-017,2024lslybwzzkt-002)