高應力泥質粉砂巖黏彈塑性蠕變模型

劉新喜，李盛南，徐澤佩，李玉，高學文，王瑋瑋

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高應力泥質粉砂巖黏彈塑性蠕變模型

劉新喜1,2，李盛南1,2，徐澤佩1,2，李玉1,2，高學文1，王瑋瑋1

(1. 長沙理工大學 土木工程學院，湖南 長沙，410114；2. 橋梁結構安全控制湖南省工程實驗室，湖南 長沙，410114)

為揭示高應力作用下深埋硐室圍巖的流變特性，采用分級增量加載方式對泥質粉砂巖進行三軸壓縮蠕變實驗，根據穩態蠕變速率與應力的關系，利用給定蠕變速率閾值確定巖石的長期強度；結合蠕變曲線特征，將瞬彈性、黏彈性、黏塑性應變分離，建立模型各參數與應力和時間的函數關系；根據損傷定義確定瞬彈性、黏彈性元件的損傷變量，并引入瞬彈性、黏彈性損傷變量和黏塑性修正系數對西原模型進行優化，提出一種可以描述高應力作用下巖石蠕變全過程的變參數模型。研究結果表明：穩態蠕變速率隨應力增大呈指數增大，采用給定蠕變速率閾值求得巖石的長期強度為68.82 MPa，為單軸抗壓強度的74.80%；基于黏彈塑性應變分離建立的蠕變模型能夠很好地描述巖石蠕變全過程的非線性特征，且優化模型與實驗數據擬合較好，證明了該蠕變模型的合理性。

巖石力學；泥質粉砂巖；蠕變實驗；蠕變模型；非線性

在高應力作用下，深埋硐室流變破壞問題已嚴重影響我國地下工程的建設[1?2]。在深埋硐室二次襯砌施工完成后，由于襯砌剛度較大，圍巖和支護結構處于暫時穩定狀態。但在高地應力長期作用下，圍巖內部結構不斷調整重組，使得圍巖蠕變持續發展，承載能力下降，進而導致圍巖破壞和支護結構失效[3]。……