软岩非线性蠕变行为的西原模型改进

发布时间：2021-06-11 21:16

　　为了有效控制地下工程中围岩失稳现象的发生,在描述软岩非线性蠕变行为的基础上,借鉴元件模型的建模方式,将分数阶软体元件替代传统西原模型Kelvin体中的黏滞体,得到基于分数阶微积分的定常蠕变本构模型。引入非线性黏滞系数表达式来改进模型黏弹性部分,通过损伤力学理论描述岩石黏塑性应变,得到一个新的非线性四元件蠕变本构模型。通过所建模型辨识冻结软岩、片岩和泥岩的蠕变试验数据,采用Levenberg-Marqud算法求解模型参数,对比分析试验数据和辨识曲线。结果表明,所建模型对于研究软岩非线性蠕变行为是可行的,具有较好的适用性。在分数阶微积分的基础上通过损伤力学理论描述岩石黏塑性应变,得到的非线性四元件蠕变本构模型可为进一步研究软岩非线性蠕变行为提供参考。 

【文章来源】：河北工业科技. 2020,37(06)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图1 分数阶软体元件

当σ=0.5 MPa,ηα=1 500 MPa·h时,根据式(7)绘制不同α取值的蠕变曲线,如图2所示。由图2可知,当α值从0增大至1的过程中,蠕变曲线逐渐偏离横轴,曲线的切线斜率逐渐增高。当α在区间[0,1)内逐渐增大时,曲线的切线斜率递增,分数阶软体元件的蠕变曲线表现出非线性特征;当α=1时,蠕变曲线为纯线性曲线,表征出完全的线性关系,此时软体元件变成牛顿黏壶。该分数阶软体元件根据α值的不同,表现出介于理想固体和理想流体之间的性质。

西原模型示意图

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3225298