軟巖蠕變損傷本構模型及其參數(shù)智能辨識.pdf

1、軟巖作為一種工程材料，其物質組成成分及賦存環(huán)境使其具有顯著的流變性和明顯的時效性，其穩(wěn)定性非常差。軟巖流變特性或者時效特征是其固有的力學屬性，對巖體工程的穩(wěn)定性有著重要理論意義與實用價值。目前，在軟巖流變特性的研究方面，流變本構關系大多數(shù)是線性、定常、或者定常非線性的。但是，從試驗及工程應用方面而言，巖體中的應力-應變狀態(tài)及其關系并不是恒定和單一的，其隨時間增長而發(fā)生變化，即流變是非線性的。巖石的粘滯系數(shù)及變形模量等流變參數(shù)與應力水平、

2、加載作用時間等密切相關。因此，軟巖的非線性流變本構關系的研究是巖石流變學研究的關鍵課題之一。
　　在前人的研究成果基礎上，本文對軟弱巖石的蠕變損傷本構關系及其參數(shù)的辨識問題進行了初步性的探討。文章首先總結了前人研究巖石流變本構模型的各種理論，分析、比較了理論模型和經(jīng)驗模型的優(yōu)缺點。鑒于實際工程中往往很少采用復雜的軟巖蠕變模型，本文以深部軟弱巖石為研究對象，依據(jù)損傷力學理論，引入了一個同時考慮時間和應力水平影響的損傷演化因子，在被人

3、們廣泛地用來描述軟巖流變Burgers模型的基礎上，對Burgers模型的參數(shù)進行了非線性修正。對參數(shù)的修正方式分為:第一種考慮損傷的單個參數(shù)的修正，即引入損傷演化因子對粘滯系數(shù)或者彈性模量進行修正;第二種考慮損傷的參數(shù)綜合弱化，即對本構方程引入損傷演化因子，整體上考慮損傷對流變參數(shù)的影響。修正后的模型考慮了蠕變過程中損傷對巖石參數(shù)劣化的影響程度;并結合某深部軟巖蠕變試驗，驗證了修正后模型可行性。算例表明修正后的損傷蠕變模型可以較好的反