红层泥岩剪切蠕变特性及非定常本构模型研究

来源：上海理工大学学报杂志2023年第6期北京时间：

作者：李宁，张慧莉，张茂建，江宇，樊勇，沐红元

单位：上海理工大学 环境与建筑学院，上海 200093,上海理工大学 环境与建筑学院，上海 200093,上海理工大学 环境与建筑学院，上海 200093,同济大学 土木工程学院，上海 200092,云南省水利水电勘测设计研究院，昆明 650021,云南省水利水电勘测设计研究院，昆明 650021

摘要：滇中红层泥岩具有显著的流变特性，会给当地工程建设带来安全隐患。选取狮子山隧洞段的红层泥岩进行分级加载蠕变试验，对其蠕变特性开展研究。结果表明，在较低应力状态下，岩样主要表现为衰减蠕变，而在较高应力状态下，岩样将发生从衰减蠕变、等速蠕变直至加速蠕变破坏的全过程蠕变。对岩样各阶段变形数据进行回归分析，建立拟合方程，发现岩样各阶段变形具有显著的非线性变形特性。根据岩样的非线性变形特性提出了1个指数型加速元件，通过与Bingham体中的黏性元件串联形成改进的Bingham体，使其能克服传统Bingham体模拟加速阶段存在的不足，并同时对Hoek体及Kelvin体进行非线性改进，然后通过将非线性Hoek体、Kelvin体与改进Bingham体串联，建立了1个能够描述滇中红层泥岩蠕变特性的非线性、非定常黏弹塑性岩石蠕变模型。通过与不同剪应力下红层泥岩的蠕变试验曲线进行比较，发现理论模型得到的结果与试验数据吻合较好，表明所建模型对于滇中红层泥岩具有较好的适用性。

关键词：红层泥岩;剪切蠕变试验;非线性加速元件;改进Bingham体;非线性;非定常本构模型

基金资助：国家自然科学基金资助项目（40872179，U1765110）；上海市自然科学基金资助项目（16ZR1423300）