泥质粉砂岩蠕变特性及非线性蠕变模型研究

来源：黄金科学技术杂志2022年第3期北京时间：

作者：张子洋,曹平,刘智振,肖峰

单位：中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083

摘要：为揭示地下岩体非线性蠕变力学特性，对中风化泥质粉砂岩开展分级单轴加载蠕变试验。泥质粉砂岩典型蠕变曲线可划分为减速蠕变、稳态蠕变和加速蠕变阶段，使用给定蠕变速率阈值法求得的岩石长期强度为14.3 MPa。为了描述岩石非线性蠕变特性，引入了一个与时间应力水平相关的非线性黏塑性元件，将其与广义Kelvin体和带开关的黏性体串联，得到了改进的非线性黏弹塑性蠕变模型。使用Origin平台的Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法反演得到模型的蠕变力学参数，通过将广义Kelvin蠕变模型、伯格斯蠕变模型和改进黏弹塑性蠕变模型与试验曲线进行比较，分析了各自的适用特点。结果表明：本研究提出的改进黏弹塑性蠕变模型可以较好地描述中风化泥质粉砂岩加速蠕变阶段特征，揭示了泥质粉砂岩的非线性蠕变力学特性。

关键词：非线性蠕变模型,蠕变特性,加速蠕变,长期强度,分级加载,泥质粉砂岩

基金资助：湖南省水利科技重大项目“大断面穿江隧道施工及运营期防洪堤变形预测与稳定性控制”(XSKJ2019081-10),湖南省自然科学基金项目“岩石节理剪切特性及其与节理表面岩石形貌参数相关性研究”(2018JJ0540)