岩石粘弹塑性本构关系及改进的Burgers蠕变模型.pdf

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1、第28卷第6期岩土工程学报Vol.28No.62006年6月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringJune,2006岩石粘弹塑性本构关系及改进的Burgers蠕变模型袁海平，曹平，许万忠，陈沅江（中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙410083）摘要：软弱岩石一般具有粘弹塑性共存特性，而典型的Burgers蠕变模型只能描述材料第三期蠕变以前的粘弹性规律，因此，本文基于Mohr-Coulomb准则，提出了新的塑性元件，该元件假定材料屈服后完全服从Mohr-Cou

2、lomb塑性流动规律。将该元件与典型的Burgers模型串联，形成了能模拟粘弹塑性偏量特性和弹塑性体积行为的改进型Burgers蠕变模型，推导了相应的粘弹塑性本构关系。给出了模型参数的求解方法，编制了相应的数据处理程序，并结合工程实例，对蠕变模型参数进行了拟合和加权平均取值。应用结果表明：试验曲线与理论计算曲线吻合，改进的Burgers蠕变模型能较好的描述岩石的蠕变特性。关键词：Burgers模型；Mohr-Coulomb；蠕变；粘弹塑性；屈服准则；本构关系中图分类号：TU452文献标识码：A文章编

3、号：1000–4548(2006)0796–04作者简介：袁海平(1977–)，男，博士研究生，从事岩石力学理论、工程模型及岩土工程数值计算与仿真研究。Visco-elastop-lasticconstitutiverelationshipofrockandmodifiedBurgerscreepmodelYUANHai-ping，CAOPing，XUWan-zhong，CHENYuan-jiang（SchoolofResources&SafetyEngineering,CentralSouthUn

4、iversity,Changsha410083,China）Abstract:TheclassicBurgerscreepmodelcouldonlydescribetheviscoelasticbehaviourofrockmaterialbeforethethirdcreep-phase,butweakrockusuallywasvisco-elasto-plastic.SoaccordingtothisshortageofBurgersmodel,anewplasticcellwasdevel

5、opedbasedonMohr-Coulombcriterion,whichwasassumedtobeinabsoluteaccordancewiththeplasticflowlawofMohr-Coulombwhenrockfailed.AndthentheplasticcellactedinserieswiththeclassicBurgersmodel,andamodifiedBurgerscreepmodelwasbuiltandthecorrespondingvisco-elasto-

6、plasticconstitutiverelationshipswerededuced.Themodifiedmodelcouldsimulatevisco-elasto-plasticdeviatoricbehaviorandelasto-plasticvolumetricbehavior.Inaddition,somemethodstosolvemodelparametersweregivenandsomecorrespondingprogramsweredevelopedtodealwitht

7、hetestdata.Andthemodelparametersofanengineeringexamplewerefittedandthevalueswereobtainedthroughweightedmeanones.Itwasshownthatthecreeptestingcurveswerecoincidentwellwiththetheoreticcurves,validatingthatthemodifiedBurgerscreepmodelwasfelicitoustocharact

8、erizethecreepbehaviourlawofrock.Keywords:Burgersmodel;Mohr-Coulomb;creep;viscoelasticplasticity;yieldcriterion;constitutiverelationship[13]0引言共存特性，因此，本文在前人研究的基础上，结合[14-15]岩石的蠕变特性是岩石类材料重要的力学性质之Mohr-Coulomb准则，进一步研究岩石的粘弹塑性一，国内外学者对岩石的蠕变特性和蠕