一种基于变形模量的岩石蠕变模型粘、弹性参数获取方法技术

本发明专利技术公开一种基于变形模量的岩石蠕变模型粘、弹性参数获取方法，包括以下步骤：开展不同围压下的三轴压缩试验，获得不同围压下岩石的强度和变形模量；采用分级加载方式，对不同围压下的岩石开展蠕变试验；根据给定的围压值和建立的围压

【技术实现步骤摘要】
一种基于变形模量的岩石蠕变模型粘、弹性参数获取方法


[0001]本专利技术涉及一种能够通过岩石常规变形模量即可直接计算得到岩石蠕变模型参数的方法，属于岩石工程


技术介绍

[0002]作为岩石工程设计及长期稳定性评价的基础，岩石蠕变模型一直以来都是岩石工程领域科研人员关注的焦点。截止目前，人们针对不同种类、不同赋存状态及不同应力路径下的岩石蠕变模型做了诸多的开发，现存的各种蠕变本构模型基本能够满足工程需要，但如何确定蠕变模型粘、弹性参数仍是关键。以往岩石的蠕变模型参数获取，通常首先通过室内试验获得蠕变与时间的关系，然后将试验数据通过本构关系拟合得到蠕变模型参数。这种方法虽然精确度高，但费时费力。

技术实现思路

[0003]针对现有蠕变模型参数获取方法的不足，本专利技术提供一种基于变形模量的岩石蠕变模型粘、弹性参数获取方法。
[0004]本专利技术所采用的技术解决方案是：
[0005]一种基于变形模量的岩石蠕变模型粘、弹性参数获取方法，包括以下步骤：
[0006](1)开展不同围压下的三轴压缩试验，获得不同围压下岩石的强度和变形模量；
[0007](2)以围压为横坐标、变形模量为纵坐标，将不同围压下岩石的变形模量值绘制在坐标系中，并通过函数拟合两者之间的关系；
[0008](3)采用分级加载方式，对不同围压下的岩石开展蠕变试验；
[0009](4)根据不同围压下岩石分级加载蠕变变形数据，获得岩石蠕变与时间关系；
[0010](5)根据不同轴向加载水平下的蠕变曲线，绘制岩石等时应力
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应变曲线，根据岩石等时应力
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应变曲线确定岩石长期强度；
[0011](6)以岩石围压为横坐标、长期强度为纵坐标，绘制围压
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长期强度曲线，通过函数拟合得到围压
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长期强度之间的关系；
[0012](7)根据步骤(4)获得的岩石蠕变与时间关系，进一步得到加速蠕变曲线；采用损伤burgers蠕变模型对加速蠕变曲线进行拟合，得到损伤burgers蠕变模型的粘弹性参数伤burgers蠕变模型对加速蠕变曲线进行拟合，得到损伤burgers蠕变模型的粘弹性参数
[0013](8)通过步骤(2)得到给定围压下的变形模量，再结合步骤(7)中得到的损伤burgers蠕变模型的粘弹性参数，绘制蠕变模型参数
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变形模量曲线，变形模量为横坐标、蠕变模型参数为纵坐标，通过函数拟合两者之间的关系；
[0014](9)根据给定的某一围压值和步骤(2)建立的围压
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变形模量关系、步骤(6)建立的围压
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长期强度关系，得到该围压值下的变形模量和长期强度，再根据步骤(7)建立的burgers蠕变模型的粘、弹性参数与变形模量的关系，最终得到该围压下burgers蠕变模型的粘、弹性参数以及蠕变
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时间曲线。
[0015]优选的，步骤(3)中：分级加载从对应围压下抗压强度的60％开始，其后逐级加压，每次加压幅度5％～10％，直至出现加速蠕变破坏为止。
[0016]优选的，步骤(7)中损伤burgers蠕变模型的表达式如下：
[0017][0018]式中：ε为应变，σ为应力，m为反映岩石蠕变损伤的程度的参数，t为时间，ε
c
为粘性应变。
[0019]本专利技术的有益技术效果是：
[0020]本专利技术提出的蠕变模型粘、弹性参数获取方法只需要少数围压下岩石蠕变试验数据便可建立围压
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变形模量、围压
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长期强度以及蠕变模型参数
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变形模量关系，后期只通过某围压下岩石的变形模量即可得到该围压与长期强度下的蠕变模型参数和反映材料加速蠕变全部过程试验曲线，为材料蠕变破坏行为研究提供方法。本专利技术方法可为岩石工程设计与评价提供准确、便捷的本构方程。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的实施流程图，图中给出了蠕变模型参数及基于变形模量的蠕变曲线获取流程；
[0022]图2为中粒砂岩在围压1.5MPa、3.0MPa、4.5MPa和6.0MPa下的应力应变曲线；
[0023]图3为中粒砂岩变形模量
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围压坐标点及拟合曲线；
[0024]图4为中粒砂岩在围压1.5MPa下6种应力水平的蠕变曲线；
[0025]图5为中粒砂岩在围压3.0MPa下8种应力水平的蠕变曲线；
[0026]图6为中粒砂岩在围压4.5MPa下7种应力水平的蠕变曲线；
[0027]图7为中粒砂岩在围压6.0MPa下9种应力水平的蠕变曲线；
[0028]图8为中粒砂岩长期强度
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围压坐标点及拟合曲线；
[0029]图9为中粒砂岩蠕变模型参数
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变形模量坐标点及拟合曲线，图中与的两条线近乎重合；
[0030]图10为按照本专利技术方法通过变形模量获得的蠕变模型参数与实验数据的对比图。
具体实施方式
[0031]如图1所示，一种基于变形模量的岩石蠕变模型粘、弹性参数获取方法，包括以下步骤：
[0032](1)开展不同围压下的常规三轴压缩试验，获得不同围压下岩石的抗压强度和变形模量。
[0033](2)以围压为横坐标、变形模量为纵坐标，将不同围压下岩石的变形模量值绘制在坐标系中，并通过合适的函数拟合两者之间的关系，即得到围压
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变形模量关系。
[0034](3)采用分级加载方式，对不同围压下的岩石开展蠕变试验，即开展不同围压下三轴分级加载蠕变试验。分级加载从对应围压下抗压强度的60％左右开始，其后逐级加压，每次加压幅度5％～10％，直至出现加速蠕变破坏为止。
[0035](4)根据不同围压下岩石分级加载蠕变变形数据，绘制岩石蠕变
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时间曲线，获得岩石蠕变与时间关系。
[0036](5)根据不同轴向加载水平下的蠕变曲线，绘制岩石等时应力
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应变曲线，根据岩石等时应力
‑
应变曲线确定岩石长期强度。
[0037](6)在步骤(5)的基础上，以岩石围压为横坐标、长期强度为纵坐标，绘制围压
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长期强度曲线，通过函数拟合得到围压
‑
长期强度之间的关系。
[0038](7)根据步骤(4)获得的岩石蠕变与时间关系，进一步得到加速蠕变曲线。采用损伤burgers蠕变模型对加速蠕变曲线进行拟合，得到损伤burgers蠕变模型的粘弹性参数伤burgers蠕变模型对加速蠕变曲线进行拟合，得到损伤burgers蠕变模型的粘弹性参数
[0039]损伤burgers蠕变模型的表达式如下：
[0040][0041]式中：ε为应变，σ为应力，m为反映岩石蠕变损伤的程度的参数，t为时间，ε
c
为粘性应变。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变形模量的岩石蠕变模型粘、弹性参数获取方法，其特征在于包括以下步骤：(1)开展不同围压下的三轴压缩试验，获得不同围压下岩石的强度和变形模量；(2)以围压为横坐标、变形模量为纵坐标，将不同围压下岩石的变形模量值绘制在坐标系中，并通过函数拟合两者之间的关系；(3)采用分级加载方式，对不同围压下的岩石开展蠕变试验；(4)根据不同围压下岩石分级加载蠕变变形数据，获得岩石蠕变与时间关系；(5)根据不同轴向加载水平下的蠕变曲线，绘制岩石等时应力
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应变曲线，根据岩石等时应力
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应变曲线确定岩石长期强度；(6)以岩石围压为横坐标、长期强度为纵坐标，绘制围压
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长期强度曲线，通过函数拟合得到围压
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长期强度之间的关系；(7)根据步骤(4)获得的岩石蠕变与时间关系，进一步得到加速蠕变曲线；采用损伤burgers蠕变模型对加速蠕变曲线进行拟合，得到损伤burgers蠕变模型的粘弹性参数burgers蠕变模型对加速蠕变曲线进行拟合，得到损伤burgers蠕变模型的粘弹性参数(8)通过步骤(2)得到给定围压下的变形模量，再结...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾清恒，赵光明，陈蕾蕾，孙建，唐劲舟，张若飞，刘之喜，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：