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卸围压下弱胶结软岩分数阶蠕变损伤本构模型
1
作者 刘家顺 周妮 +2 位作者 左建平 郑智勇 金佳旭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2937-2948,共12页
为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDS HPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征。基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结... 为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDS HPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征。基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结软岩长期强度和含水率的数学指数函数关系。基于蠕变速率曲线特征提出了一种确定衰减蠕变与等速蠕变分界点t_1和等速蠕变与加速蠕变分界点t_2的新方法。引入Riemann-Liouville分数阶积分算子和负时间指数损伤演化变量,定义了非线性损伤Abel黏壶,建立了一个包括弹性元件、黏弹性损伤元件、黏性元件和非线性黏塑性损伤元件的六元件分数阶蠕变损伤本构模型。基于试验结果,采用Trust-Region算法进行了模型参数识别和敏感性分析。结果表明,所建立的模型具有物理意义明确、与试验值吻合度较高等特点,可较为准确地反映开挖卸荷条件下弱胶结软岩蠕变损伤特性,对保障地下工程长期稳定性具有重要的意义。 展开更多
关键词 弱胶结软岩 卸围压 分数阶积分 蠕变损伤本构模型 长期强度
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变参数蠕变损伤本构模型及其工程应用 被引量：61
2
作者 张强勇 杨文东 +1 位作者 张建国 杨春和 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期732-739,共8页
考虑岩体的流变损伤劣化效应,建立一个变参数的蠕变损伤本构模型,该模型将岩体流变力学参数看作是非定常的,认为岩体流变参数随时间逐渐弱化,从而直观反映材料的损伤劣化过程。推导该蠕变损伤本构模型的三维差分表达式,并通过C++与FISH... 考虑岩体的流变损伤劣化效应,建立一个变参数的蠕变损伤本构模型,该模型将岩体流变力学参数看作是非定常的,认为岩体流变参数随时间逐渐弱化,从而直观反映材料的损伤劣化过程。推导该蠕变损伤本构模型的三维差分表达式,并通过C++与FISH编程对有限差分软件FLAC3D进行二次开发,实现本构模型的程序化。将该模型应用于大岗山水电站坝基边坡工程,基于现场压缩蠕变试验,反演坝区岩体的蠕变损伤参数,通过坝区边坡开挖三维蠕变损伤稳定性计算,获得对边坡开挖设计和施工具有指导意义的建议和结论。 展开更多
关键词 岩石力学 损伤变量 损伤演化 变参数蠕变损伤本构模型 蠕变参数反演 边坡稳定分析
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岩石单轴压缩蠕变损伤本构模型 被引量：4
3
作者 彭俊杰 李凯 +1 位作者 祝凤金 刘红岩 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期835-841,共7页
准确预测岩石蠕变行为对岩石力学与工程的研究具有非常重要的意义。首先对岩石蠕变机理及典型蠕变曲线进行了分析,其次通过在经典岩石蠕变模型如J体模型的基础上引入损伤理论及Kachanov损伤演化定律,进而建立了一个新的岩石蠕变损伤本... 准确预测岩石蠕变行为对岩石力学与工程的研究具有非常重要的意义。首先对岩石蠕变机理及典型蠕变曲线进行了分析,其次通过在经典岩石蠕变模型如J体模型的基础上引入损伤理论及Kachanov损伤演化定律,进而建立了一个新的岩石蠕变损伤本构模型。第三,对模型参数的确定方法进行了详细的研究。最后,引用其他学者所开展的不同轴压下岩石单轴压缩蠕变试验对该模型的合理性进行了验证。可以发现本文所提出的模型不仅能够很好地预测岩石的稳定蠕变阶段,而且还能预测经典模型所不能反映的岩石加速蠕变变形。结果表明损伤理论能够很好地反映岩石的蠕变破坏机理,为了能够准确模拟岩石蠕变变形全过程,在经典的J体模型中引入损伤因子是很有必要的。 展开更多
关键词 岩石 蠕变损伤本构模型 加速蠕变阶段 J体模型 单轴压缩
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高地应力-化学侵蚀耦合作用下炭质板岩蠕变试验及非线性蠕变损伤模型 被引量：1
4
作者 陈秋南 贺泳超 +2 位作者 陈湘生 谢云鹏 黄小城 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期789-798,共10页
为克服高程障碍并降低施工风险,可采用长大隧道穿越崇山峻岭,但这些隧道往往处于深埋高地应力环境,并受到化学侵蚀影响。为了解决此问题,以丽江—香格里拉炭质板岩大变形隧道为研究对象,采用室内试验和理论推导,研究深埋炭质板岩隧道受... 为克服高程障碍并降低施工风险,可采用长大隧道穿越崇山峻岭,但这些隧道往往处于深埋高地应力环境,并受到化学侵蚀影响。为了解决此问题,以丽江—香格里拉炭质板岩大变形隧道为研究对象,采用室内试验和理论推导,研究深埋炭质板岩隧道受化学侵蚀作用下的围岩变形特性。在Poyting-Thomson体蠕变体的基础上,根据模型元件的力学特性,叠加了损伤元件、化学损伤元件和非线性元件,提出高地应力-化学侵蚀耦合作用下炭质板岩非线性蠕变损伤本构关系。研究结果表明:1)炭质板岩试样受化学侵蚀影响显著,侵蚀90 d试样所产生的轴向蠕变应变为侵蚀0 d试样的2.02倍,侵蚀60 d试样所产生的径向蠕变为侵蚀0 d试样的1.85倍;2)受侵蚀的炭质板岩试样在三轴压缩状态下破裂以斜向贯通裂隙为主,并产生一定的滑移错动裂隙,且沿轴线的拉伸劈裂破坏受围压作用抑制明显,未产生竖向贯通裂隙。 展开更多
关键词 炭质板岩隧道 高地应力 化学侵蚀 耦合作用 蠕变试验 非线性蠕变损伤本构模型
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冻结条件下风积土蠕变损伤特性及本构模型研究 被引量：5
5
作者 孙琦 张向东 +2 位作者 杨佳 马伟 邢洋 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期61-67,共7页
为了研究风积土在冻结条件下的蠕变损伤变形规律,采用FST-200型冻土动静三轴试验机在不同冻结温度下进行不同应力水平的三轴蠕变试验,探讨了偏应力大小和冻结温度对风积土蠕变性能的影响;在试验的基础上,建立变形模量在不同温度下随时... 为了研究风积土在冻结条件下的蠕变损伤变形规律,采用FST-200型冻土动静三轴试验机在不同冻结温度下进行不同应力水平的三轴蠕变试验,探讨了偏应力大小和冻结温度对风积土蠕变性能的影响;在试验的基础上,建立变形模量在不同温度下随时间变化的损伤演化方程;将Burgers模型中的一个黏壶改为应变触发的非线性黏壶,从而建立一个改进的Burgers模型,并将变形模量随时间变化的损伤演化方程引入到该改进模型中,建立冻结条件下风积土的蠕变损伤本构模型,推导了一维和三维蠕变本构方程,并与试验数据进行对比分析,验证了模型的可靠性。研究结果表明:蠕变变形量与冻结温度、偏应力大小正相关,建立的蠕变损伤本构模型能够反映风积土在冻结条件下的蠕变变形规律。 展开更多
关键词 道路工程 风积土 蠕变损伤本构模型 三轴蠕变试验 冻结
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国产反应堆压力容器用16MND5钢的蠕变损伤本构模型研究 被引量：1
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作者 苏东川 张瀛 +5 位作者 杜娟 孙英学 傅孝龙 李辉 邵雪娇 郭素娟 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期232-237,共6页
为了获得反应堆压力容器(RPV)材料在高温下的蠕变行为,保证RPV在严重事故工况下的完整性,本研究对国产RPV用16MND5钢的高温蠕变性能进行了测试,获得了600~900℃下材料的蠕变性能,并基于应变强化的基本蠕变本构模型与基于延性耗竭理论的... 为了获得反应堆压力容器(RPV)材料在高温下的蠕变行为,保证RPV在严重事故工况下的完整性,本研究对国产RPV用16MND5钢的高温蠕变性能进行了测试,获得了600~900℃下材料的蠕变性能,并基于应变强化的基本蠕变本构模型与基于延性耗竭理论的蠕变损伤模型,建立了适用于16MND5钢的蠕变损伤本构模型,给出了材料的蠕变损伤模型参数。结果表明,本文提出的蠕变损伤本构模型的有限元模拟数据与试验数据符合性较好,验证了此蠕变损伤模型的正确性。该方法可用于严重事故情况下RPV的蠕变损伤分析,为RPV的完整性分析提供支持。 展开更多
关键词 反应堆压力容器(RPV) 完整性分析 高温蠕变 蠕变损伤本构模型
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隐伏非贯通结构面剪切蠕变特性及本构模型研究 被引量：11
7
作者 李任杰 吉锋 +2 位作者 冯文凯 王东坡 张津铭 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2253-2261,共9页
结构面控制岩质边坡失稳的边界,自然界中大量结构面是非完全贯通的,且隐藏在斜坡内部,非贯通结构面研究对于揭示斜坡启动破坏机理及稳定性具有重要意义。隐伏非贯通结构面的岩块取样困难且不能大量复制,通过室内制作一种隐伏非贯通结构... 结构面控制岩质边坡失稳的边界,自然界中大量结构面是非完全贯通的,且隐藏在斜坡内部,非贯通结构面研究对于揭示斜坡启动破坏机理及稳定性具有重要意义。隐伏非贯通结构面的岩块取样困难且不能大量复制,通过室内制作一种隐伏非贯通结构面模型,在单轴压缩试验和剪切试验的基础上,采用YZJL-300型岩石剪切流变仪,对隐伏非贯通结构面岩体进行剪切蠕变试验,并对蠕变特性进行研究。根据蠕变试验的阶段特征,引入一个适用于结构面的非线性黏性加速元件和材料损伤变量,建立一种非贯通结构面的剪切蠕变损伤本构模型,并根据拉普拉斯变化推导三维剪切蠕变本构方程。利用L-M算法和全局优化法对所得的蠕变试验曲线进行辨识,求解模型参数。经过辨识并对比试验结果和模型拟合结果,新建立的本构模型能较好地反映非贯通结构面蠕变特性,对揭示岩质斜坡的长期稳定性和时效演化有借鉴意义。 展开更多
关键词 隐伏非贯通结构面 剪切蠕变试验 加速元件 蠕变损伤本构模型
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浸水条件下含水率对粉砂质泥岩蠕变特性的影响研究
8
作者 王先甲 高增奎 +2 位作者 付志强 张奥 张国华 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期28-37,共10页
泥岩具有强度低、遇水易软化的特点,尤其是富水泥岩地层,对工程岩体的长期稳定性影响较大,但相关研究少有报道,因此亟待深入研究泥岩遇水蠕变特性。开展了不同初始含水率泥岩试样在天然和浸水条件下的分级加载蠕变试验,研究了水对岩体... 泥岩具有强度低、遇水易软化的特点,尤其是富水泥岩地层,对工程岩体的长期稳定性影响较大,但相关研究少有报道,因此亟待深入研究泥岩遇水蠕变特性。开展了不同初始含水率泥岩试样在天然和浸水条件下的分级加载蠕变试验,研究了水对岩体蠕变特性的影响机理,结合广义Kelvin模型,构建了考虑含水劣化效应的蠕变损伤本构模型,并将新模型嵌入FLAC3D有限差分软件中,模拟了不同工况下泥岩蠕变变形特性,并与室内试验结果进行了对比。结果表明:随着含水率的增大,岩体蠕变应变量增大,长期强度降低;相比天然条件,浸水环境使得岩体长期强度劣化更为严重,试样初始含水率越小,浸水条件对其蠕变变形影响越大;将岩体因水的劣化效应定义为蠕变参数的损伤因子,损伤因子随着含水率的增加而提高;考虑含水劣化效应的蠕变损伤本构模型数值模拟结果与室内试验结果基本吻合,验证了新模型的合理性。 展开更多
关键词 泥岩 蠕变特性 浸水条件 蠕变试验 含水劣化效应 蠕变损伤本构模型
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