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1.
粘弹性体力学模型的判别准则及在岩石试验中的应用 总被引：3，自引：2，他引：3
从粘弹性介质的蠕变柔量出发，推导出粘弹性体力学模型的判别准则。并通过单轴压缩条件下４种岩石的蠕变试验，讨论了判别准则实用化中的两个问题，解的存在条件问题，多解性及解的唯一性问题。 相似文献
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具有分数Kelvin模型的粘弹性岩体中水平圆形硐室的变形特性 总被引：19，自引：0，他引：19
在忽略体积变形的情况下进行水平图形硐室变形特性研究,建议采用分数代数Kelvin本构关系模拟岩体的粘弹性,提出了一种分析粘弹性岩体中水平圆形硐室变形特性的新思路,讨论了硐室位移及应变随时间变化的规律并与经典的Kelvin模型进行了比较。从分析的结果表明,分数代数能很好地模拟出粘弹性体松驰特性,通过改变分数代数的阶数又可以模拟各种粘弹性岩体、比经典粘弹性模型具有更大的适用范围。 相似文献
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通过对西安地区不同湿度原状Q2黄土的单轴蠕变试验和三轴蠕变试验,得到了Q2黄土的单轴、三轴蠕变曲线和应力-应变等时曲线。试验曲线分析表明,Q2黄土具有明显的非线性流变特性。Q2黄土的粘弹性特性可采用五元件广义的Kelvin模型来描述,其线性粘塑性特性可用与一滑块并联的Maxwell模型来描述,而非线性粘塑性特性可通过损伤与塑性应变的耦合作用来反映。在考虑损伤门槛值的统计损伤及黄土粘弹塑性组合模型的基础上,应用应变等效原理,建立了考虑瞬时损伤的统计损伤流变模型,并通过拟牛顿法确定了相应的模型参数。该模型能够很好地模拟黄土流变非线性特征,该模型不仅参数较少,而且适用性较广。 相似文献
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硅藻质软岩的三维弹粘塑性模型分析 总被引：3，自引：1，他引：2
基于Perzyna的弹粘塑性理论的基本假设、粘塑性流动法则及殷建华和Graham的三维弹粘塑性模型,得出了在三轴应力状态下的本构关系表达式。殷建华和Graham的模型提出了“等效时间”,“瞬时时间线”,“参考时间线”,“极限时间线”等一系列新的概念。用三轴应力状态下的本构关系表达式对软岩的固结不排水三轴剪切试验进行了模拟计算,并与试验结果进行了比较。结果表明：数值模拟计算结果与试验结果几乎一致。该模型简单、实用、精度较高,可以模拟硅藻质软岩材料与时间有关的应力-应变关系、孔隙水压力与应变的关系,以及有效应力路径等。 相似文献
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粘弹性圆形巷道支护结构上的荷载及其围岩应力的解析解 总被引：6，自引：0，他引：6
叙述了采用积分算子解法时弹性解与粘弹性解之间的对应关系;具体求算出H-K体的蠕变核与松弛核;借助带有弹性支护的粘弹性围岩应力解析解,计算分析了支护结构上荷载以及围岩应力的分布形式与变化规律,对围岩的应力调整有了更深一步的认识,以便更好地为衬砌设计服务。 相似文献
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《地壳构造与地壳应力》2015,(2)
在岩石和岩体中,从较低的应力一直到接近强度峰值的高应力,都可能会出现时效变形。大多数类型的岩石,特别是软岩,在相当大的应力范围内,可逆的应变和不可逆的蠕变应变都同时存在。所以,需要一种可同时计算弹性应变和塑性蠕变应变的本构模型。本文采用岩土材料的硬化行为概念,提出了一种新的弹塑性-粘塑性硬化模型。对于短期瞬态变形,该模型具有非线性弹塑性硬化特点。该模型的非线性与当前围压相关,并且其硬化特性服从莫尔-库仑破裂准则。另一方面,对于延迟变形,粘塑性硬化元是用一个摩擦硬化摩尔-库仑滑块和一个黏壶并联而成。粘塑性硬化元被连接到一系列普通的粘弹性开尔文模型中。因此,可以得到长期变形的弹性-粘塑性硬化模型。我们把该模型的方程通过内置的FISH语句植入到数值有限差分代码(FLAC)中,然后应用到如文献所述的一系列的三轴和单轴测试试验中。我们通过对不同应力下瞬态变形和蠕变变形的预测检验了模型的潜在应用性。本文还针对数值结果和样品测试结果作了对比性讨论。 相似文献
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以潜水含水层为研究对象,研究了地面沉降的机理和基坑降水引起的土层的变形特征.以反映土、水耦合作用的线性粘弹性应力-应变本构关系为基础,建立了基坑降水过程中,反映土、水耦合作用特征的地面沉降模型和水平位移模型,并得到了其解析解. 相似文献
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山字型构造体系的粘弹性应力应变分析 总被引：1，自引：2，他引：1
本文使用马克斯韦尔粘弹性体的有限元法分析了山字型构造体系的应力场、应变场和位移场以及他们随时间的变化。在山字型构造体系的形成过程中,首先出现两翼、前弧及反射弧。然后,随着应力场和应变场的发展变化形成脊柱。而地盾区则始终是处于稳定的低应力区。这个结果与实验室的模型实验结果很一致,反映了山字型构造体系的实际发展过程。 相似文献
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基于西原模型,假设黏塑性体的偏应变张量的一阶导数与瞬态偏应力张量和稳态偏应力张量之差成正比,得到围岩黏塑性区的本构方程。采用拉普拉斯变换与逆变换,推导了圆形隧道黏弹-黏塑性解析解。当 时,该解退化成线弹性本构模型的解答;当 时,该解退化成理想弹塑性本构模型的解答。通过工程实例,分析了围岩位移场、应力场和黏塑性区半径随时间的变化规律。当支护力保持不变时,围岩不同位置位移、围岩黏塑性区半径将随时间增长而持续增大并趋于稳定;围岩黏弹-黏塑性特征对径向应力和黏弹性区切向应力影响较小,对黏塑性区切向应力影响较大,越靠近洞壁处,切向应力随时间变化越剧烈。此外,不同支护力作用下洞壁处的切向应力在支护初期均较大,因此应采用及时支护的策略;考虑到围岩黏弹-黏塑性特征对支护力的影响,建议采取让压支护技术以保证围岩和衬砌的稳定性。 相似文献
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This paper considers the transient response of a pressurized long cylindrical cavity in an infinite poroelastic medium. To obtain transient solutions, Biot's equations for poroelastodynamics are specialized for this problem. A set of exact general solutions for radial displacement, stresses, pore pressure and discharge are derived in the Laplace transform space by using analytical techniques. Solutions are presented for three different types of prescribed transient radial pressures acting on the surface of a permeable as well as an impermeable cavity surface. Time domain solutions are obtained by inverting Laplace domain solutions using a reliable numerical scheme. A detailed parametric study is presented to illustrate the influence of poroelastic material parameters and hydraulic boundary conditions on the response of the medium. Comparisons are also presented with the corresponding ideal elastic solutions to portray the poroelastic effects. It is noted that the maximum radial displacement and hoop stress at the cavity surface are substantially higher than the classical static solutions and differ considerably from the transient elastic solutions. Time histories and radial variations of displacement, hoop stress, pore pressure and fluid discharge corresponding to a cavity in two representative poroelastic materials are also presented. 相似文献
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A semi-analytical method is proposed to investigate the dynamic response of a non-circular tunnel with visco-elastic imperfect interface in poroelastic medium. Biot’s dynamic theory is used to simulate the saturated poroelastic medium, and the governing equations are solved by reducing them into three Helmholtz equations that the potential functions satisfy. The visco-elastic interface model with elastic and viscosity coefficients is adopted to analyze the interface effect around the non-circular lined tunnel. The analytic solutions of displacements and stresses are expanded in terms of wave functions. Some numerical examples are provided to analyze the effect of visco-elastic interface on the dynamic stress around the tunnel. 相似文献
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A time domain boundary element method (BEM) for evaluating stresses in an axisymmetric soil mass undergoing consolidation has been developed. Previous BEM work on axisymmetric poroelasticity for boundary displacements and pore pressures is extended to permit the computation of stresses at both boundary and interior points. The stress formulation preserves the surface-only discretization. The boundary displacement integral equation is progressively differentiated to obtain the related stress and strain integral equations. Explicit expressions for the steady-state axisymmetric fundamental solutions are derived in this process. The transient components of the integrands are obtained directly from the transformation of the three-dimensional kernels into a cylindrical system. Numerical implementation of these integral equations is carried out within a general purpose BEM computer code and several illustrative examples are presented to validate the method. 相似文献
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将含瓦斯煤岩体简化为气饱和的各向同性均质体,基于混合物理论建立了含瓦斯煤岩体的物理方程、几何方程、连续方程和动力控制方程。瓦斯抽采孔的长度远大于直径,将瓦斯抽采过程中抽采负压引起的孔壁的动态响应问题简化为二维平面应变问题,借助Laplace变换和Laplace逆变换分别建立了相关问题的频域和时域解答。以河南省某煤矿的煤岩体瓦斯参数为例,对孔边的动态响应进行了数值计算,分析了无量纲径向位移、径向应力和环向应力等的变化规律,结果表明：径向位移和径向应力等动态响应主要集中在孔边的一定区域内,且该区域随着抽采时间的增大而扩大;孔壁产生波动较大的环向应力,且该环向应力随着抽采负压的增大而增大。 相似文献
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准饱和黄土中暗穴水动力扩展响应的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为分析强降水过程中暗穴扩展机理,在野外调查资料的基础上,建立了准饱和黄土暗穴的扩展计算模型,概化为弹性准饱和土层中无限长圆柱形孔洞表面受水压力的动力响应问题。通过引入势函数,得到了Lap lace变换域中的应力、位移及孔隙水压力的解析表达式,并利用数值逆变换方法求得时域解,分析了降雨历时及饱和度等因子对暗穴动力响应的影响。结果表明,水动力是引起黄土暗穴扩展的主要因素,水压力作用历时对位移及应力有较大的影响,同时饱和度的细微变化对径向位移有显著影响。 相似文献
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山字型构造为一种复杂的扭动构造体系,自从李四光教授提出以来,已有许多弹性解及数值解。本文以流变学理论研究了山字型构造的非稳定构造应力场,比较实际地反映出山字型构造体系在长期演化过程中发生、发展及形成规律。 本文在解决混合边界条件的弹性解答前提下,采用对应原理,通过拉普拉斯变换得出山字型构造的粘弹性解答。最后给出了山字型构造初期、中期、晚期的构造主应力迹线及等值线图(12幅),据此对三个时期的山字型构造各部位的构造形迹进行分析,并得出几点结论。 相似文献
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爆炸对结构物的作用可以看成是冲击力和热的共同作用结果。基于Biot热弹性波动理论,利用饱和多孔介质热- 流-固耦合动力响应模型,研究了饱和软黏土中隧道结构内受指数衰减热/力冲击荷载作用下的动力响应。利用Flügge薄壳理论,得到隧道结构的运动方程。考虑土-结构接触面上的协调条件并利用热-流-固耦合动力响应模型的通解,得到了热/力冲击荷载作用下应力、位移和孔隙水压力响应在Laplace变换域中的解。利用Laplace数值逆变换技术得到数值计算结果,探讨了冲击荷载和热荷载作用下隧道结构刚度和厚度对应力、位移和孔隙水压力响应的影响。结果表明：在爆炸冲击荷载作用下,隧洞衬砌对周围土体起到很好的屏蔽作用,且衬砌刚度越大,其保护效果越好;衬砌与土体接触面上应力随衬砌刚度增大而减小,并且刚度越大应力衰减越快;衬砌刚度和厚度对热冲击的位移响应有明显影响,而对其温度响应的影响较小。 相似文献
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工程中,地下衬砌隧道会遇到水压破裂压力、爆炸及突然开挖等瞬态荷载作用,将这些荷载理想化为作用在衬砌内边界上的均布瞬态荷载,研究圆柱形衬砌隧道在突加荷载、阶跃荷载和三角形脉冲荷载作用下的动力响应规律。根据Biot波动理论推导出半空间饱和介质的控制方程;视衬砌结构为弹性材料导出衬砌结构的控制方程。用极大半径凸圆弧近似半空间直边界,采用Graff加法公式进行坐标变换,将直角坐标表示的通解转化为极坐标表示的通解。根据边界条件导出衬砌和土体的位移、应力和孔隙压力的Laplace变换域的解答。利用反Laplace变换数值计算方法,将解答转换为时域解,得出3种瞬态荷载作用下衬砌隧道地面位移峰值、衬砌应力和孔隙压力的分布规律。 相似文献
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随着地下工程开挖深度的增加,深部岩体将处于高应力和复杂的地质环境中,产生与浅埋洞室破坏模式迥异的分区破裂现象。深部洞室在动力卸荷作用下,基于应变梯度理论和损伤软化模型,建立了弹塑性损伤软化动力模型,推导了含有应变梯度项的运动方程、平衡方程和边界条件,提出相应的破坏判据,采用Runge-Kutta方法和Matlab数值软件求得不同卸载时刻围岩附加位移场、应力场和开挖后围岩总位移场、应力场,得到深部洞室围岩分区破裂的动态形成过程和发展规律。由理论计算值与地质力学模型试验实测值对比分析得知,围岩的径向位移、径向应力和切向应力出现波峰和波谷交替振荡的变化规律,理论计算得到的破裂区和非破裂区的宽度和数量与试验实测值有很好的一致性,证实了该模型分析分区破裂现象的适用性,对以后深部地下工程围岩变形破坏和支护设计提供理论支持。 相似文献