岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4): 1095-1108.doi: 10.16285/j.rsm.2024.1139CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.1139
朱元广1, 2,王璇尧1, 2,刘滨1, 2,刘学伟1, 2,薛皓元1, 2,耿志1, 2
ZHU Yuan-guang1, 2, WANG Xuan-yao1, 2, LIU Bin1, 2, LIU Xue-wei1, 2, XUE Hao-yuan1, 2, GENG Zhi1, 2
摘要: 我国中西部深埋隧道建设穿越大量层状岩体,在高地应力作用下层状岩石呈现出横观各向同性性质和显著的蠕变现象,极易引发隧道掌子面坍塌、支护结构破坏等工程灾害。为准确表征岩层倾角和时间效应对层状岩石力学性质的影响,基于分数阶微积分理论和蠕变柔量替代法,以元件组合模型为基础,建立了一种考虑损伤和岩层角度的横观各向同性非线性蠕变模型(T模型),并推导了一维和三维蠕变本构方程。T模型采用分数阶Kelvin模型描述减速蠕变阶段特征,采用Abel黏壶描述稳态蠕变阶段特征,采用瞬时塑性元件和分数阶非线性损伤黏壶并联来反映加速蠕变阶段特征。基于炭质板岩蠕变试验数据,采用最小二乘法对蠕变本构方程进行了参数识别。通过RMSE(均方根误差)、MAE(平均绝对误差)和R2(决定系数)的误差分析及与现有横观各向同性蠕变模型的对比,验证了T模型本构方程的拟合效果,表明T模型能更加准确地描述层状岩石各蠕变阶段的特性。研究结果为层状岩石隧道围岩长期稳定性分析提供理论依据。
中图分类号: TU 452| [1] | 赵凯, 马洪岭, 施锡林, 李银平, 杨春和, . 基于蠕变疲劳本构模型的压气蓄能盐穴长期稳定性评估[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 1-12. |
| [2] | 张胜, 柏巍, 徐鼎平, 郑虹, 江权, 李志伟, 向天兵, . 循环荷载作用下砂岩损伤演化的声发射与电阻率监测及理论研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 53-66. |
| [3] | 许江, 李艾峰, 彭守建, 陈奕安, 汤杨, 侯亚彬, 罗利威, . 基于广义应力松弛特性的岩石时效性数值模拟方法研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2943-2954. |
| [4] | 张亮亮, 程桦, 姚直书, 王晓健, . 常规三轴压缩条件下岩石蠕变破坏时间预测模型[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2011-2022. |
| [5] | 张海燕, 胡新丽, 李亚博. 周期性渗流-应力耦合下滑带土的蠕变特性试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2189-2198. |
| [6] | 杨校辉, 赵子毅, 郭楠, 钱豹, 朱彦鹏, . 横观各向同性非饱和黄土蠕变特性及沉降预测[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1489-1500. |
| [7] | 王学滨, 陈双印, 郑一方, 廖裴彬, . 考虑蠕变剪裂的拉格朗日元与离散元耦合方法及应用[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 613-624. |
| [8] | 张智卿, 刘鑫, 刘开富, 吴君涛, 吴文兵, . 横观各向同性土体中端承桩水平振动特性分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3371-3382. |
| [9] | 潘超钒, 张晨, 张星星, 蔡正银, 王旭东, . 盐渍化粉土的蠕变特征及模型研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3383-3394. |
| [10] | 杨松, 王俊光, 韦忠跟, 辛天宇, 梁冰, 王立轩, 任凌冉. 衰减振荡扰动下砂岩蠕变特性与模型初探[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3485-3500. |
| [11] | 范浩, 王磊, 罗勇, 朱传奇, . 卸荷损伤砂岩的分级加载三轴蠕变力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 277-288. |
| [12] | 王立安, 余云燕, 任新, 陈辉, . 循环荷载作用下分数阶饱和黏土地基的动力固结分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(8): 2279-2289. |
| [13] | 樊赖宇, 吴志军, 储昭飞, 翁磊, 王智洋, 刘泉声, 陈结, . 动态冲击下红砂岩蠕变特性及损伤本构模型[J]. 岩土力学, 2024, 45(6): 1608-1622. |
| [14] | 王伟, 罗霄, 陈超, 刘世藩, 段雪雷, 朱其志, . 层状岩石不排气三轴压缩力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1334-1342. |
| [15] | 柳鸿博, 戴国亮, 周凤玺, 龚志宇, 陈智伟, . 黏弹性非饱和土中劲性复合桩纵向动力响应分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1365-1377. |
|
||