考虑硬化和损伤效应的盐岩蠕变本构模型研究 |
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引用本文: | 杨俊涛,宋彦琦,马宏发,杨江坤,邵志鑫,鲍伟.考虑硬化和损伤效应的盐岩蠕变本构模型研究[J].岩土力学,2023(10):2953-2966. |
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作者姓名: | 杨俊涛 宋彦琦 马宏发 杨江坤 邵志鑫 鲍伟 |
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作者单位: | 1. 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室;2. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院 |
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基金项目: | 煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金课题(No.SKLCRSM20KFA11)~~; |
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摘 要: | 盐岩是储存化石能源和高放射性核废料的理想介质,研究盐岩蠕变力学特性对地下盐岩储库的安全营运具有重要意义。为合理反映盐岩蠕变过程存在的损伤和硬化两种机制,以元件组合模型为基础,结合分数阶微积分理论建立了一种考虑损伤和硬化效应的盐岩蠕变本构模型。该模型采用考虑时效损伤的弹性元件描述盐岩加载初期的损伤变形,采用分数阶村山体描述盐岩衰减蠕变阶段的黏弹塑性蠕变力学行为;通过引入描述盐岩屈服强度随时间强化的硬化函数来反映盐岩硬化机制;采用瞬时塑性元件描述不可恢复的瞬时变形。基于Kachanov蠕变损伤定律与Lemaitre应变等价原理构造了一种带有应变触发的非线性黏壶元件,该元件能够较好描述盐岩加速蠕变阶段的非线性变形特征。基于组合模型理论推导了考虑硬化和损伤效应的盐岩一维、三维蠕变方程;通过分析已有盐岩单、三轴蠕变试验等时应力-应变曲线特征,确定了村山体启动应力阈值;结合等时应力-应变曲线和蠕变试验数据对模型中的参数进行了辨识。结果表明:建立的蠕变本构模型仅用一组参数即能描述不同应力状态下盐岩的蠕变力学特性,可为预测盐岩蠕变变形特征提供一定的理论依据。
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关 键 词: | 盐岩蠕变 损伤 塑性硬化 分数阶导数 本构模型 |
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