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《深部岩体多孔介质流变模型的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、岩土力学2003年文章编号1000－7598－(2003)02―0304―03深部岩体多孔介质流变模型的研究李剑光1王永岩2曾春雷2王志学1（1.辽宁工程技术大学力学与工程科学系，辽宁阜新；2.青岛科技大学力学所，山东青岛）摘要：通过对传统流变元件模型的改进，建立了体现载荷水平影响的改进流变模型，同时从定义出发，对孔隙度和有效应力公式进行修正，计入温度和孔隙压的影响，最终建立了深部岩体多孔介质流变模型。关键词：深部，孔隙度，有效应力，多孔介质，流变中图分类号：TU443文献标识码：AStudyonCreepMo
2、delofPorousMediumofDeepRockLIJianguang1,WANGYongyan2,ZENGChunlei2,WANGZhixue1(1.DepartmentofMechanicsandEngineeringScience,LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin;2.ResearchInstituteofMechanics,QingdaoUniversityofScienceandTechnology,Qingdao)Abstract:conventionale
3、lementcreepmodelisdeveloped,animprovedcreepmodelconsideringloadlevelisestablished,andtheexpressionofporosityandeffectivestressareamended.Takingtemperatureandporepressureintoaccount,acreepmodelofporousmediumofdeeprockisestablishedfinally.Keywords:deep,porosit
4、y,effectivestress,porousmedium,rheology.岩土力学2003年随着世界能源和安全局势的日趋紧张，越来多的地下工程陆续展开，带来了一系列不同于浅表的岩石力学问题。对深部岩体工程的力学特点，国内学者基本形成了共识，就是所谓的“三高一扰动”：高地温，高地压，高岩溶水压及采矿扰动。深部巷道围岩也因此表现出其特有的力学特征现象：围岩应力场更趋复杂，围岩的大变形和强流变性明显，动力响应突变，深部岩体脆—延转化，深部岩体开挖岩溶瞬时突水。【1】关于深部工程中的这些特点，国内外学者早已得到广
5、泛的认同。前人在研究流变问题时多着眼于浅部，事实上，进入深部后，复杂的力学环境对流变各参量有更显著的影响。本文作者试图建立一种多孔介质（体现岩石的孔隙性和不均匀性）流变模型，能体现荷载水平的影响，同时能考虑深部特殊的力学环境。1体现荷载水平影响的改进流变模型【2，3】此处采用杨彩虹提出的改进模型，把西原体与改进的村山柴田体（考虑到岩石粘性中的非牛顿性，引入本构关系为的粘壶元件）串联，其结构见图1。图1改进的弹性粘弹性粘塑性粘弹塑性体模型Fig.1developedmodelwithelastic-viscoel
6、asticity-viscoplasticity-viscoelasticplasticity因为串联，所以有：,蠕变实验研究表明，岩石发生非衰减蠕变所经历的阶段与应力水平有关，在长期强度之上还有一个应力水平，当外载达到这个应力水平时，将发生三个阶段的非衰减蠕变，低于这个应力水平高于长期强度时，将发生前两个阶段的衰减蠕变，因此，这里我们令是岩石的长期强度，略大于。仅研究蠕变，应用叠加原理。整个模型的蠕变方程为：（详细推导过程从略）岩土力学2003年（1）岩土力学2003年令,,,,,,,岩土力学2003年均为正
7、常数。需要说明的是G4取负值时，不再是传统意义上模型的剪切模量。则整个改进模型的蠕变方程变为：岩土力学2003年（2）岩土力学2003年由高等数学知识可知，当时，正指数函数，而负指数函数。这样在的情况下，当时，方程（1）第一式表示的蠕变应变将趋向于某一定值，可以模拟有瞬时变形的衰减蠕变。当时，方程（1）第二式中的最后一项为线性增加的直线，叠加到前面的趋于定值的衰减曲线上后，将出现等速蠕变，此时，模型可以模拟有瞬时变形的非衰减蠕变的前两阶段。当时，方程（1）第三式中的后三项分别为线性增加、衰减至零、指数增加，整体
8、上呈现增加趋势，叠加前面的趋于定值的衰减蠕变后，可以模拟有瞬时变形的非衰减蠕变三个阶段。此时若适当的调整各常数的取值，可以改变曲线的形状和稳定蠕变持续的时间。例如增加外界荷载水平，以至于，可以使K1,K2,K3,K4增加，瞬时变形值增加，负指数函数迅速衰减，正指数函数迅速增大，最终导致岩石蠕变不发生第二阶段而由第一阶段直接进入到第三阶段。图2是参数取不同值时，根据该模型，绘出的蠕变曲线
