一种新的岩石黏弹塑性流变模型-长江科学院院报.PDF

　 第３１卷第７期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．３１　Ｎｏ．７　　 　　２０１４年 ７月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｊｕｌ．２０ １４　 　 　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１４．０７．００８ ２０１４，３１（０７）：４４－４８ 一种新的岩石黏弹塑性流变模型 １，２ １ １ １ 蒋海飞 ，胡　斌 ，刘　强 ，王新刚 （１．中国地质大学（武汉）工程学院，武汉　４３００７４；２．广西地质环境监测总站，广西 桂林　５４１００４） 摘　要：根据岩石流变力学特性，提出了一个能描述岩石加速流变阶段的黏塑性流变模型。然后，将这个岩石黏塑 性流变模型与５元件黏弹性剪切流变模型串联起来，构成了一种新的岩石黏弹塑性流变模型。利用花岗岩剪切流 变试验曲线对该岩石黏弹塑性流变模型进行辨识，获得了模型的流变参数。将岩石黏弹塑性流变模型拟合结果与 剪切流变试验结果进行比较，结果表明岩石黏弹塑性流变模型能够较好地描述岩石的加速流变特性。 关键词：岩石力学；加速流变阶段；非线性；串联；黏弹塑性流变模型 中图分类号：ＴＵ４５２　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－５４８５（２０１４）０７－００４４－０５ 的流变模型。由于受到试验条件的限制，岩石流变模 型理论并不是十分完善，特别是在岩石非线性流变方 １　研究背景 面还有待进一步地研究。因此，本文将在已有流变理 岩石是一种具有流变特性的介质材料，主要表 论的基础上，同时借鉴徐卫亚、杨圣奇等的研究思路， 现为蠕变、应力松弛和弹性后效。在一定的应力和 对岩石非线性流变模型进行研究。 时间条件下，岩石就会表现出明显的流变特性。岩 土工程中，岩石的流变特性与工程的长期稳定性和 ２　岩石黏弹塑性流变模型的研究 安全性有着密切的联系。因此，岩石的流变力学特 征在岩土工程中得到了广泛的研究。 ２．１　岩石黏塑性流变模型的建立 近几年，随着新理论、新方法的采用，岩石流变模 岩石剪切流变会经历减速流变阶段、稳态流变 型理论得到了很大的发展并取得了丰硕的成果。黄 阶段和加速流变阶段，如图１所示。由图可知，当剪 ［１］ 耀英和郑宏 对节理岩体等效损伤流变模型进行了 应力 τ≤长期抗剪强度 ０ 初步研究，假设岩石为各向同性体且各向同性损伤， τ时，岩石流变处于减速 ｓ 节理面的法向和切向损伤不同，分别建立了岩石和节 流变和稳态流变阶段，如 ［２］ 理面流变损伤演变函数。徐卫亚和杨圣奇 对龙滩 图中曲线 １，２所示；当剪 水电站无充填节理岩石进行剪切流变试验，提出了非 应力 ＞长期抗剪强度 τ ０ 线性黏塑性体，将其与５元件黏弹性剪切流变模型串 τ时，岩石流变将经历减 ｓ 联，建立了７元件非线性流变模型，并用试验数据验 速流变阶段和稳态流变