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1、第21卷第4期(总第131期)煤矿开采Vol．21No．4(SeriesNo．131)2016年8月COALMININGTECHNOLOGYAugust2016基础研究基于西原模型的非线性损伤蠕变模型付腾飞,付宝杰(安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南232100)[摘要]针对传统的西原模型不能较好地反映岩石蠕变非稳定阶段,且多数学者对西原模型的修正是通过屈服强度阈值来界定非稳定阶段,而通过时间阈值考虑非稳定蠕变阶段界定的研究相对较少。在西原模型的基础上,引入Kachanov损伤理论及时间损伤阈值,建立了一种同时描述3个阶段的非线性损伤蠕变方程式。通过灰岩蠕变试验得到试验数
2、据,对新的非线性损伤蠕变模型的参数进行反演,并进行曲线拟合,分析岩石的蠕变损伤过程和对应阶段的稳定性,证明了该模型的正确性和合理性,为岩石流变失稳现象提供理论依据。[关键词]西原模型;损伤;非线性;加速蠕变[中图分类号]TD325[文献标识码]A[文章编号]1006-6225(2016)04-0001-04NonlinearDamageCreepModelBasedonXiyuanModelFUTeng-fei,FUBao-jie(EnergyandSafetySchool,AnhuiUniversityofScience&Technology,Huainan232001,
3、China)Abstract:TotheproblemsofinstabilitystepofrockcreepdeformationcouldnotbereflectedbytraditionalXiyuanmodel,andasthemodifiedXiyuanmodelformostofscholars,instabilitydeformationstepwasconfirmedbyyieldstrengththresholdvalue,butinstabili-tycreepdeformationstepwasconfirmedbytimethresholdvalu
4、ewasless．OnthebasisofXiyuanmodel,Kachanovdamagetheoryandtimedamagethresholdwasintroduced,nonlineardamagecreepformulathatexplainedthreestepsatthesametimewasbuilt．Theex-perimentaldatawasobtainedbycreepexperimentoflimestone,theparametersofnewnonlineardamagecreepmodelwereinverted,andcurvefitti
5、ngwasanalyzed,thecreepdamageprocessofrockanditsstabilityofcorrespondingstep,theresultsprovedthemodelwasrightandreasonable,itreferencesforrockrheologyinstabilityphenomenontheory．Keywords:xiyuanmodel;damage;nonlinear;accelerationcreep岩石流变在岩石工程(如隧道工程、煤矿巷非线性黏弹塑性流变模型,更有效地描述了岩石的道支护)中普遍存在,其中许多破坏都
6、因岩石流流变特性。也可以通过考虑经典流变模型中元件模变破坏而引起,如:边坡的突然滑动、巷道的岩爆型参数为非常定值串并联组合成来描述岩石蠕变全[5]等,对岩石工程的长期稳定性和安全性有显著影过程的新模型,如:丁志坤在考虑参数为非定[1]响。对于岩石流变的研究,现有的经典流变模常的情况下,采用H-K体的三元件模型更为准确型都只能描述岩石的线性衰减蠕变和稳定蠕变,不地反映了岩石不同应力水平下的黏弹性变形性能;[6]能同时描述岩石的加速蠕变和表现岩石的破坏特曹树刚在分析岩石的全应力-应变曲线和蠕变性,因此更多的研究人员建立能反映加速蠕变阶段曲线基础上,修正西原模型中的黏滞系数,建立
7、了的非线性流变方程,以进一步研究岩石的流变破参数非线性蠕变型。坏。可以通过增加新的非线性元件或用非线性元件而在工程应用中,岩石材料的强度与该材料的[1]代替现有流变模型中的基本元件来建立非线性流变流变特性和内部损伤机理是密切相关的。不仅[2]方程,如:胡波等将可阶跃函数表示的开关元岩石材料本身非均匀性会导致加速蠕变,在外载荷件和损伤元件引入CVISC蠕变模型研究了岩石蠕作用下岩体内微观裂纹和空洞的发展而形成的损伤[3]变特性;陈沅江等考虑裂隙塑性体和蠕变体,也同样会导致加速蠕变。事实上所谓岩石损伤就是并将它们和虎克
