一种横观各向同性岩体蠕变模型     

李列列  管俊峰  肖明砾  刘海朝  唐克东 《岩土力学》2020,41(9):2922-2930

层状岩体由于层理面或者结构面的存在，在力学上具有横观各向同性的特点，现有的各向同性蠕变模型难以全面反映横观各向同性岩体的蠕变力学特性。为构建能够反映横观各向同性岩体的三维蠕变模型，以能反映瞬时应变、减速蠕变和稳态蠕变特征的黏弹性Burgers模型为基础，基于常泊松比假定，在三维各向同性蠕变本构方程的基础上，按照算子替换的方法，将横观各向同性柔度矩阵代替各向同性柔度矩阵，并考虑了平行和垂直层理方向岩体蠕变力学行为的差异性，推导了横观各向同性岩体的三维蠕变本构方程。根据本构方程的特点，提出了根据平行和垂直方向岩体蠕变试验结果进行三维蠕变本构模型中蠕变参数的辨识方法。将提出的模型应用于三轴蠕变试验参数辨识，从而获得了一套完整的三维蠕变参数，并与试验结果进行对比分析，从而验证了所提模型与方法的合理性和有效性。进一步，指出了传统蠕变试验设计方案的局限性，给出了横观各向同性材料蠕变试验设计建议。研究成果为研究岩体三维蠕变机制提供了新思路，可对岩体蠕变试验设计提供相应的科研支撑。  相似文献   

冻融循环下花岗岩剪切蠕变试验与模型研究     

张峰瑞  姜谙男  杨秀荣  申发义 《岩土力学》2020,41(2):509-519

为探讨冻融对寒区工程岩石剪切蠕变特性的影响，以吉林省辉白隧道花岗岩为研究对象，对经历不同冻融循环次数的试样开展细观特征分析和剪切蠕变试验。试验结果表明：（1）随着冻融次数的增加，试样裂隙、孔隙不断扩展，岩石表面损伤现象愈发明显；（2）试样主要以中小孔隙为主，孔隙度随着冻融次数的增加呈非线性增长趋势；（3）随着冻融循环次数增加，蠕变变形量和蠕变速率逐渐增大，而蠕变时长、破坏应力和长期强度均呈现明显降低趋势。根据试验结果，进行冻融岩石非定常蠕变参数的表达，提出了冻融岩石损伤黏性元件，构建了花岗岩冻融剪切蠕变本构模型。将蠕变试验曲线和理论模型拟合曲线进行对比，验证了模型的正确性和适用性。通过对蠕变参数进行敏感性分析，研究了其对花岗岩蠕变变形的影响，并给出了蠕变参数随冻融循环次数的变化规律。该研究结果对于寒区岩体工程长期稳定性评价具有指导意义。  相似文献   

平顶山地下盐穴储气库泥岩夹层稳定性评价          下载免费PDF全文

王志荣  王永春  高志俭  陈玲霞 《高校地质学报》2019,25(1):116

泥岩夹层在盐溶建腔阶段难以被溶蚀，盐层溶采后仍赋存于腔内。针对平顶山地下储气库在储气运行阶段，未被溶 蚀的夹层因岩体流变性出现垮塌而影响储气库安全运行的难题，提出一种基于夹层垮塌时间的稳定性评价方法。首先，根 据弹性板壳理论建立夹层力学模型，解得夹层局部破坏的极限应变；其次，根据夹层岩样蠕变实验，建立蠕变本构模型。 最后，结合夹层力学模型与蠕变本构模型，建立垮塌时间计算模型，并利用基于PSO 算法的Matlab 程序对平顶山储气库夹 层不同预设厚度的垮塌时间值计算，对临界垮塌厚度值进行反演计算。结果表明：随夹层厚度增加，其计算垮塌时间增 大，夹层稳定性提高；厚度相同的夹层，其跨径越大，计算垮塌时间值越小，计算临界垮塌厚度值越大，即稳定性越差； 对小于临界垮塌厚度的夹层，其在设计使用年限内垮塌失稳风险较高，反之则垮塌失稳风险较小。  相似文献   

基于断裂及高温损伤的岩石蠕变模型研究          下载免费PDF全文

李修磊  李起伟  李倩 《水文地质工程地质》2019,(6):46-56

为了反映热-力耦合作用下岩石蠕变变形的全过程，依据断裂力学原理提出了岩石裂纹扩展的临界损伤应力和一个新的可描述岩石在稳态蠕变阶段与临界损伤应力相关的非线性黏性分量，在传统西原模型和Burgers模型的基础上，将指数形式的损伤变量、临界损伤应力以及与其有关的非线性黏性分量引入到流变微分方程，通过叠加原理推导了考虑温度效应的单轴和三轴压缩条件下岩石的流变本构关系，建立了岩石的热-力耦合损伤蠕变本构模型。利用不同温度、不同应力条件下花岗岩的三轴蠕变试验曲线和本文蠕变模型的计算曲线进行比较，结果表明本文蠕变模型能够较好地模拟岩石在初始瞬态、稳态和加速蠕变阶段全过程的变形规律，验证了所建模型的有效性和合理性。该模型为分析高温、高应力环境下岩石工程的长期变形和稳定情况提供了理论依据。  相似文献   

二叠系炭质页岩软弱夹层剪切蠕变特性研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

朱赛楠  殷跃平  李滨 《岩土力学》2019,40(4):1377-1386

以西南灰岩山区二叠系炭质页岩软弱夹层为研究对象，开展了原生软岩、层间剪切带和滑带3个演化阶段的矿物组成成分、微结构和不同正应力水平的剪切蠕变力学特性分析。结果表明：软弱夹层在演化过程中，矿物组分发生改变，黏土矿物含量在原生软岩中小于5%，层间剪切带中在5%～10%之间，滑带中大于10%。微结构由致密变得疏松，颗粒间连接力减弱；软弱夹层的蠕变位移和蠕变速率随着剪应力增加而增大，呈非线性关系。在相同剪应力条件下，蠕变位移和蠕变速率的关系为：滑带>层间剪切带>原岩。长期剪切强度逐渐降低，黏聚力的降幅大于内摩擦角，对时间的敏感程度较高。为受软弱夹层控制的层状基岩滑坡的发育发展过程、失稳机制研究提供了重要借鉴意义。  相似文献   

引红济石引水隧洞围岩力学特性研究     

雷江  陈卫忠  李翻翻  于洪丹  马永尚  谢华东  王富刚 《岩土力学》2019,40(9):3435-3446

引红（红岩河）济石（石头河）引水隧洞围岩断层带破碎松软，岩石强度低，自稳能力差，易产生大变形。以上不良地质条件使其隧洞施工过程中经常会遇到TBM卡机等一系列特殊问题。针对引红济石引水隧洞施工中存在的软岩隧洞大变形问题，首先开展了X射线衍射、崩解试验，分析了试样的组成成分、黏土矿物含量对崩解性影响；再通过一系列单轴压缩试验、三轴压缩试验和蠕变试验研究了该类岩石不同应力条件下的变形破坏特征及蠕变特性。试验结果表明，该类岩石含有大量的黏土矿物（33.49%），对水比较敏感，遇水膨胀易崩解，导致岩体软化；试样具有较大塑性压缩变形，其应力?应变曲线为应变强化型，且没有明显的峰值。基于试验研究成果和现场监测数据，对该软岩隧洞大变形机制进行了分析，并提出了在围岩与管片之间安装聚氨酯缓冲层的新型支护方案，通过数值计算对支护方案的合理性进行了验证。分析结果表明：聚氨酯缓冲层可以很好地吸收围岩形变压力，避免应力集中带来的管片错台，从而大大减小管片上破坏区的产生。研究成果对该类岩体中隧洞的设计施工以及长期稳定性分析具有重要的参考作用。  相似文献   

西藏贡觉粉砂质泥岩工程地质特性与蠕变强度研究          下载免费PDF全文

郭长宝  王磊  李任杰  吉锋  王炀  严孝海  刘贵 《水文地质工程地质》2021,48(5):54-64

川藏铁路在穿越西藏贡觉地区时遇到三叠系粉砂质泥岩,在高地应力条件下容易发生大变形等危害。文章开展了不同围压下的岩石三轴压缩和和三轴蠕变试验,结合PFC数值模拟,研究了粉砂质泥岩在不同围压下的蠕变特性和长期强度研究,结果表明:贡觉粉砂质泥岩流变具有西原蠕变模型特征,蠕变与常规三轴试验条件下,随着围压不断增大,粉砂质泥岩试样均由拉-剪破坏向单剪破坏过渡,剪切破裂面与水平线的夹角逐渐减小,微裂纹数量减少;蠕变试验相较于常规三轴试验,由拉应力引起的压碎带影响范围更广;在高围压条件下,粉砂质泥岩更容易发生流变,随着围压的增大,轴向应变、侧向应变和体积应变均增大,微裂纹数量呈下降趋势;瞬时弹性模量及黏弹性系数与围压呈线性递增关系,黏弹性模量与围压呈对数型增长关系,黏塑性系数与围压呈指数型增长关系。在荷载长期作用下,岩石长期强度低于瞬时强度。  相似文献   

岩石蠕变声发射特性研究现状与展望          下载免费PDF全文

李玉山  席伟  张诏飞  董堃 《甘肃地质》2021,(2):66-69

蠕变是岩石一种重要的力学特性,与工程的长期安全稳定和安全密切相关。声发射技术作为一种无损检测手段,被广泛应用于岩石变形破坏研究领域。本文阐述了近年来基于声发射技术开展岩石蠕变特性方面的研究进展,主要包括不同岩性、加载方式、应力水平下岩石蠕变声发射特性,岩石蠕变破坏声发射前兆特征。在此基础上,提出了几点今后需要进一步深入研究的问题。  相似文献   

盐岩蠕变相似模型及相似材料研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

任松  郭松涛  姜德义  杨春和 《岩土力学》2011,32(Z1):106-110

相似材料模型试验是研究岩土工程的重要手段之一。基于相似理论,应用量纲分析法,推导考虑盐岩蠕变特性的相似模型,得到相关参数的相似判据,并以不同粒径的工业盐、精铁粉为骨料,环氧树脂、乙二胺为黏合剂构成相似材料,经过大量的材料配比力学试验,得到了一种基本满足金坛盐岩蠕变相似模型要求的材料配比,为开展盐岩地下油气储库建造及运营期的变形、破坏相似材料模型试验打下了坚实的基础。  相似文献   

大岗山坝区岩体现场剪切蠕变试验及参数反演   总被引：1，自引：0，他引：1  

张强勇  陈芳  杨文东  李文纲  王建洪  贺如平  曾纪全 《岩土力学》2011,32(9):2584-2590

现场剪切蠕变试验是了解岩体剪切蠕变特性的最重要手段。针对大岗山水电站坝区"硬、脆、碎"辉绿岩脉进行了现场剪切蠕变试验,分析了岩体的剪切蠕变变形规律和剪切蠕变速率特性。试验结果表明,在剪应力较小时坝区岩体剪切蠕变仅呈现出减速蠕变和稳态蠕变2个阶段;当剪应力接近屈服强度时,坝区岩体剪切蠕变速率由渐变增长转为突变增长,岩体在短时间内即发生破坏,呈现出加速蠕变特性。恒定正应力下辉绿岩体的稳态流变速率与剪应力之间可用指数关系来表征。根据剪切蠕变试验曲线,进行了岩体剪切蠕变模型辨识。辨识表明,西原模型可以较好反映坝区辉绿岩脉的剪切蠕变特性。通过优化反演获得坝区岩体的剪切蠕变参数,为坝基边坡工程稳定性分析和设计提供了重要的力学依据。  相似文献