岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (8): 2078-2088.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0178
王兴开1, 2,夏才初1, 3,朱哲明4,谢文兵5,宋磊博1,韩观胜1
WANG Xing-kai1, 2, XIA Cai-chu1, 3, ZHU Zhe-ming4, XIE Wen-bing5, SONG Lei-bo1, HAN Guan-sheng1
摘要: 为探究极软煤岩的长期蠕变力学特性,利用自主开发的长期三轴岩石蠕变试验系统,开展单级荷载下极软煤岩单轴和三轴蠕变特性试验。结果表明:(1)单轴蠕变下极软煤岩历时232 h发生了衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变,累积蠕变量高达3.45%,是瞬时变形量的10.5倍;稳态蠕变速率高达8×10–5~10×10–5/h且长时保持不变;加速蠕变阶段最大速率高达0.043/h;蠕变全程速率变化呈现出典型的U形曲线分布特征。(2)相同轴压下,随着围压由0增大至0.6 MPa,极软煤岩抵抗长期变形的能力不断增强,表现为蠕变量显著减小、稳态蠕变速率呈数量级式大幅减小、蠕变破坏前的持续时间显著增长、蠕变与瞬时应变量的比值明显降低、加速蠕变破坏的强烈程度显著减弱。蠕变速度和蠕变量尤其对0~0.2 MPa范围内的围压变化更加敏感。(3)极软煤岩的加速蠕变阶段表现为渐进式加速变形失稳,具有显著的时间过程,与普通岩石加速蠕变阶段突变式加速破裂失稳的特征不同。(4)引入关于加速蠕变启动时间的新型非线性黏塑性元件,与Burgers模型串联,建立了能描述单级荷载下极软煤岩衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变全程的非线性黏弹塑性蠕变模型;基于Levenberg- Marquardt优化算法对试验曲线进行了非线性拟合,辨识了模型参数,试验曲线与拟合曲线吻合度极高,验证了模型的正确性。该研究成果可为极软岩长期非线性大变形理论分析和支护设计提供参考。
中图分类号: TU 452| [1] | 杨爱武, 程姝晓, 梁振振, 华谦谦, 杨少朋. 高含水率吹填土大变形固结与流变叠加效应研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 1977-1987. |
| [2] | 周波翰, 张文利, 王栋. 球形贯入仪预测超固结土强度的数值研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1303-1309. |
| [3] | 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. |
| [4] | 李培涛, 刘泉声, 朱元广, 高峰, 范利丹, . 煤矿深部巷道大变形分步联合控制研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 591-612. |
| [5] | 娄旭龙, 张泽瑞, 孔德琼, 陈星潮, 朱斌, . 深海重型管道管土相互作用大变形极限分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(10): 3234-3242. |
| [6] | 张伟, 晏飞, 王兆丰, 李邵军, . 基于物质点和深度积分耦合模型的滑坡数值分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(8): 2515-2526. |
| [7] | 马登辉, 韩迅, 蔡正银, 关云飞, . 静压桩的桩侧土压力分布规律数值分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(6): 1863-1872. |
| [8] | 陈丁, 黄文雄, 黄丹. 光滑粒子法中的摩擦接触算法及其在含界面土体变形问题中的应用[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 885-894. |
| [9] | 阳军生, 杨喜锋, 方星桦, 谢亦朋, 刘伟龙, ILYAS Ahbanouch, . 倾斜薄层炭质板岩隧道围岩大变形特征及其卸荷破坏防控对策研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(12): 3728-3737. |
| [10] | 赵明珠, 吴学震, 叶青, 王刚, 蒋宇静, 邓涛, . 缩管式恒阻大变形锚杆抗冲击特性及其治理岩爆潜力研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(11): 3355-3365. |
| [11] | 邓鹏海, 刘泉声, 黄兴. 隧道底板渐进破裂碎胀大变形:一种新的底鼓机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1512-1529. |
| [12] | 王祖乐, 孔德琼, 杜越明, 朱斌, . 岩土工程连续极限分析方法拓展与验证[J]. 岩土力学, 2023, 44(12): 3531-3540. |
| [13] | 邓鹏海, 刘泉声, 黄兴, 潘玉丛, 伯音, . 水平层状软弱围岩破裂碎胀大变形机制 有限元−离散元耦合数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 508-523. |
| [14] | 康永水, 耿志, 刘泉声, 刘滨, 朱元广, . 我国软岩大变形灾害控制技术与方法研究进展[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2035-2059. |
| [15] | 周亚东, 翟鑫东, 李顺群, 陈思源, . 碎石桩复合地基大变形非线性固结模型[J]. 岩土力学, 2022, 43(10): 2777-2784. |
|
||