考虑时效损伤的岩石分数阶蠕变模型

赵越; 牛心玉; 蒋苏

doi:10.13278/j.cnki.jjuese.20240273

吉林大学学报(地球科学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (04) : 1213 -1224. DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20240273

考虑时效损伤的岩石分数阶蠕变模型

赵越, 牛心玉, 蒋苏

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摘要

目前多数本构模型难以同时反映软岩和硬岩蠕变行为，适用范围有限。为构建适用范围更广的岩石蠕变模型，以广义Kelvin-Voigt模型为基础，引入分数阶微积分算子理论和损伤力学理论，构建新的考虑时效损伤的岩石分数阶蠕变模型，并拓展至三维应力空间。模型验证分析发现：1)分别以新建一维、三维模型对大理岩单轴、砂岩三轴压缩蠕变试验进行模拟，平均R²（拟合优度）分别为0.994 4和0.994 2,证明了新建模型的可行性；2)同时采用新建模型和相关文献中分数阶蠕变模型对砂岩三轴蠕变数据进行模拟，得到平均R²分别为0.994 2和0.992 7,新建模型平均R²高出0.001 5;3)对花岗岩、板岩、泥岩和全风化花岗岩这四种硬度的岩石三轴压缩蠕变试验数据进行模拟，平均R²达0.989 9,证明新建模型具有一定适用性。