岩石内变量蠕变模型研究

通过一系列砂岩、页岩和辉绿岩室内蠕变试验,获得了不同应力和初始应变状态下岩石蠕变特性。通过误差分析讨论了计算蠕变速率时如何选择时间增量。讨论了复杂加、卸载条件下时间相关蠕变模型的局限性,提出采用不可恢复应变作为内变量来描述复杂条件下岩石蠕变性质,并据此提出了岩石的内变量蠕变模型。试验数据与模型拟合结果对比表明,内变量蠕变模型较好地反映了3种岩石的蠕变行为。此外,还初步讨论了模型在岩石率相关性质研究中的适用性,并利用相关试验数据进行了验证。     

润扬大桥北锚碇岩石流变特性的试验研究

为了解润扬长江大桥北锚基础岩石的流变力学特性,针对北锚基础区域的岩样,通过模拟其受力的实际情况,采用岩石双轴流变试验机进行了单轴压缩蠕变试验,并选用广义的Kelvin模型进行了参数拟合分析,掌握了岩石蠕变的基本规律,并获得了粘滞系数等相关的流变力学参数。     

锦屏大理岩蠕变损伤演化细观力学特征的数值模拟研究

岩石的蠕变损伤和断裂是岩石流变效应的重要表现形式,但其损伤演化过程往往难以直观观测,为此,采用二维颗粒流数值模拟方法(PFC2D)对岩石的蠕变损伤和断裂的细观力学机制进行了分析。在锦屏大理岩室内试验基础上,利用颗粒流应力腐蚀模型(PSC),建立了能反映其短期和长期强度特征的柱状岩样数值模型,并开展了大量数值试验。结果表明,蠕变损伤的演化过程与暂态的损伤演化过程具有明显的差异。在岩样蠕变损伤过程中,其内部微裂纹多沿加载方向开裂且分布均匀,先快速增加再稳定扩展,最后则发生快速断裂。当荷载较小时,岩样宏观上呈现劈裂破坏特征,当荷载较大时,岩样呈现剪切破坏特征。在岩样蠕变损伤初始和稳定演化阶段的前期,荷载大小对岩样的损伤演化过程影响不大;在稳定演化阶段的后期至断裂过程中,低荷载下岩样的损伤增速比高荷载下快。     

考虑时效的高填石路堤工后沉降有限元及反馈分析研究

把填石体作为粘弹性介质,提出采用三参数本构模型来描述填石体的蠕变特性,在此基础上引入遗传算法与有限元分析,建立了填石体三参数本构模型参数确定的优化反演方法,结合某高填石路堤得实测工后沉降数据进行参数反演,并利用反演参数对类似断面进行工后沉降分析,结果表明,本文建立的填石路堤工后沉降计算方法能准确的预测工后沉降,参数便于求取,为寻求合理的路面铺筑时间和制定施工控制条件提供依据。     

粘弹塑本构模型及用于冻土数值计算的柔度矩阵

随着寒区经济发展及冻结法施工技术在工程中的推广应用,对冻土蠕变的深入研究显得尤为重要.对冻土单轴流变试验结果分析,用非线性牛顿体替代线性牛顿体,从而对西原模型进行了改进,得到了冻土三向应力状态下的本构方程;并利用D-P屈服准则推导出应用与数值计算的柔度矩阵.通过有限元程序的二次开发,将本构模型添加到大型非线性程序ADINA中.用三轴蠕变试验检验了粘弹塑本构模型,获得相应的试验拟合曲线.结果表明:三轴蠕变试验与理论计算结果吻合良好,说明粘弹塑本构模型可以描述冻土在高应力下反映的非衰减性蠕变变形特征.     

钙钛矿蠕变对俯冲带震源深度极限的约束

本文利用林伍德石、钙钛矿两种矿物在不同差应力下随温度变化的蠕变曲线,通过约束温度条件和板块俯冲引起的弹性应变率,得到了俯冲带670 km深度可能的应力范围. 结果显示,在俯冲带670 km深度基于林伍德石蠕变得到应力大小可能超过100 MPa,而相变为钙钛矿后仅为0.1~10 MPa. 通过分析认为钙钛矿的Si扩散引起的快速应变率使得670 km更深深度的俯冲带无法支持较大的应力,可能是下地幔地震终止的原因,而不需要考虑亚稳态相变导致反裂隙断层的消失或林伍德石分解后超塑性等影响.     

深部盐岩蠕变特性研究

通过对湖北云应的盐岩和泥岩,以及江苏金坛盐岩的单轴、三轴蠕变试验结果的分析,研究了包括应力、围压等外在条件以及内部组成结构对盐岩蠕变特性的影响。发现盐岩无论在何种围压下,稳态蠕变率都随偏应力的增加而显著地增大;围压起到限制变形的作用,而随着围压增高,围压对稳态蠕变率的影响越来越小;晶粒越大和杂质含量越多,盐岩的蠕变属性越弱。盐岩的蠕变变形是应变硬化和回复效应等内部变形机制共同作用的结果,选用内应力作为内变量可用来描述这种内部微观结构的演化过程。对云应盐岩的多级加载蠕变试验数据进行拟合,确定了非线性蠕变本构方程中的参数,理论与试验结果的比较表明,两者吻合性较好。     

基于分段模拟的岩石蠕变模型

为了更好地实现对岩石蠕变特性的描述,基于岩石蠕变的阶段特征,提出分段模拟岩石蠕变的建模思路。应用变分数阶微积分改进的软体元件与弹簧串联得到改进的Maxwell模型实现对岩石稳定蠕变阶段的模拟;同时基于应变触发方式改进蠕变体元件实现对岩石非稳定蠕变阶段的模拟。综合改进的Maxwell模型与改进的蠕变体元件构建一个新的三元件蠕变模型。应用岩盐典型蠕变曲线数据对三元件蠕变模型进行了验证。结果显示构建的三元件蠕变模型可以很好地模拟岩盐的三阶段蠕变,分段模拟思路是可靠的。     

岩石蠕变破坏实验研究及其对地震预报的意义

通过对不同温度和围压条件下济南辉长岩的蠕变破坏实验结果和声发射特征分析,本文提出以岩石蠕变破坏应变做为岩石蠕变破坏判据。建立了岩石蠕变破坏应变的经验关系式。依据实验结果得到相应的济南辉长岩蠕变破坏应变参数,进一步探讨了预报岩石蠕变破坏和地震的方法     

基于混合回归模型的夏季高温日数预测

本文以变化比较激烈的高温日数为对象,通过加权叠加、周期波动以及尺度比较等理论分析提出一种短期气候预测观点,即长周期波动可用当地前期各种气象要素的长周期波动的某种函数表示,而短周期波动依然与大范围周边环境因子的变化有关。采用功率谱分析、逐步回归、方差分析等常用统计手段和二项式平滑方法,建立长周期波动和波动偏差比的预报方程,在此基础上得到高温日数的预报方程。应用该方法对合肥地区的高温日数进行了预测试验,利用滚动预报得到13个预报样本。在13个试测样本中,有11个样本试测较为准确,试测准确率达到84．6％。在试测不准确的2个样本中,误差有5～6d,而且它们出现在高温日数相对较多的年份,因此试测效果令人满意。