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考虑加速蠕变的岩石蠕变过程损伤模拟方法 作者：曹文贵 袁靖周 王江营 翟友成
来源：《湖南大学学报·自然科学版》2013年第02期
摘 要：针对岩石蠕变的阶段性特征，在深入研究岩石蠕变力学机理基础上，将岩石蠕变过程视为线性与非线性蠕变过程的迭加，通过引入损伤理论和Kachanov损伤演化规律，构建出可反映岩石非线性蠕变过程即加速蠕变过程特征的弹塑性损伤体元件模型，将其与可较好地反映岩石线性蠕变过程即减速蠕变过程特征的Kelvin元件模型进行串联复合，建立出可反映岩石蠕变全过程尤其是加速蠕变特点的岩石蠕变模型，并提出了简单可行的模型参数确定方法，从而建立出岩石蠕变全过程的新型模拟方法；该模型或方法不仅能较好地模拟岩石从减速到加速的蠕变全过程，而且，模型参数少，易于确定.最后，通过理论与实测曲线的对比分析，表明了该模型的合理性与可行性.
关键词：岩石力学；加速蠕变；减速蠕变；损伤；弹塑性损伤体；Kelvin体；蠕变模型 中图分类号：TU452 文献标识码：AA Damage Simulation
岩石蠕变全过程模拟即蠕变模型是岩石蠕变力学研究的基础内容之一，国内外学者＼[1-10＼]对此进行了广泛而深入研究，取得了长足进步.由于岩石蠕变所受影响因素广泛而复杂，现有岩石蠕变模型虽然对岩石稳定蠕变及其之前变形阶段的模拟取得了良好的效果，但是，它们在模拟加速蠕变时仍存在一定不足或缺陷，如何建立出能模拟岩石蠕变全过程尤其是加速蠕变过程的岩石蠕变模型正是本文研究的出发点.
目前，岩石蠕变模型研究的最常用方法主要有2种＼[3-5＼].其一，利用实测蠕变曲线采用拟合的方法[3-4]，该方法所建立的模型与工程实际吻合程度较高，但是，对于不同的岩石或工程背景，模型拟合的形式、拟合参数的数量都存在不确定性，因而，所建立模型不具有普遍适用性.其二，通过将3种理想材料的元件模型（即虎克体，圣维南体和牛顿体）进行串并联组合建立岩石蠕变模型，利用该方法建立的岩石蠕变模型极其繁多，较有代表性的模型有Maxwell模型、Kelvin模型、KelvinVoigt模型、Burgers模型、Bingham模型及西原模型等＼[5＼].这类模型能较好地模拟岩石初期至稳定蠕变阶段的变形过程，但无法反映岩石加速蠕变的变形特征，这就使此类模型亦存在很大局限性.
为了模拟岩石加速蠕变过程，国内外学者[6，9]对岩石非线性流变理论进行了广泛而深入的研究，取得了卓有成效的研究成果，主要存在两种基本方法：其一，考虑到现有3种基本元件的局限性，构建出新的理想材料元件[6-7]，如非线性粘滞元件、非线性塑性元件等，并将其与传统流变元件进行组合建立出岩石蠕变模型；其二，引进损伤理论，考虑岩石蠕变参数因岩石变形损伤而变化，以损伤因子对岩石蠕变参数进行修正，并基于传统流变元件进行组合建立出岩石蠕变模型[8-9].采用上述两种方法建立出的岩石蠕变模型的确在一定程度上均可以模拟
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考虑加速蠕变的岩石蠕变过程损伤模拟方法 作者：曹文贵 袁靖周 王江营 翟友成
来源：《湖南大学学报·自然科学版》2013年第02期
摘 要：针对岩石蠕变的阶段性特征，在深入研究岩石蠕变力学机理基础上，将岩石蠕变过程视为线性与非线性蠕变过程的迭加，通过引入损伤理论和Kachanov损伤演化规律，构建出可反映岩石非线性蠕变过程即加速蠕变过程特征的弹塑性损伤体元件模型，将其与可较好地反映岩石线性蠕变过程即减速蠕变过程特征的Kelvin元件模型进行串联复合，建立出可反映岩石蠕变全过程尤其是加速蠕变特点的岩石蠕变模型，并提出了简单可行的模型参数确定方法，从而建立出岩石蠕变全过程的新型模拟方法；该模型或方法不仅能较好地模拟岩石从减速到加速的蠕变全过程，而且，模型参数少，易于确定.最后，通过理论与实测曲线的对比分析，表明了该模型的合理性与可行性.
关键词：岩石力学；加速蠕变；减速蠕变；损伤；弹塑性损伤体；Kelvin体；蠕变模型 中图分类号：TU452 文献标识码：AA Damage Simulation
岩石蠕变全过程模拟即蠕变模型是岩石蠕变力学研究的基础内容之一，国内外学者＼[1-10＼]对此进行了广泛而深入研究，取得了长足进步.由于岩石蠕变所受影响因素广泛而复杂，现有岩石蠕变模型虽然对岩石稳定蠕变及其之前变形阶段的模拟取得了良好的效果，但是，它们在模拟加速蠕变时仍存在一定不足或缺陷，如何建立出能模拟岩石蠕变全过程尤其是加速蠕变过程的岩石蠕变模型正是本文研究的出发点.
目前，岩石蠕变模型研究的最常用方法主要有2种＼[3-5＼].其一，利用实测蠕变曲线采用拟合的方法[3-4]，该方法所建立的模型与工程实际吻合程度较高，但是，对于不同的岩石或工程背景，模型拟合的形式、拟合参数的数量都存在不确定性，因而，所建立模型不具有普遍适用性.其二，通过将3种理想材料的元件模型（即虎克体，圣维南体和牛顿体）进行串并联组合建立岩石蠕变模型，利用该方法建立的岩石蠕变模型极其繁多，较有代表性的模型有Maxwell模型、Kelvin模型、KelvinVoigt模型、Burgers模型、Bingham模型及西原模型等＼[5＼].这类模型能较好地模拟岩石初期至稳定蠕变阶段的变形过程，但无法反映岩石加速蠕变的变形特征，这就使此类模型亦存在很大局限性.
为了模拟岩石加速蠕变过程，国内外学者[6，9]对岩石非线性流变理论进行了广泛而深入的研究，取得了卓有成效的研究成果，主要存在两种基本方法：其一，考虑到现有3种基本元件的局限性，构建出新的理想材料元件[6-7]，如非线性粘滞元件、非线性塑性元件等，并将其与传统流变元件进行组合建立出岩石蠕变模型；其二，引进损伤理论，考虑岩石蠕变参数因岩石变形损伤而变化，以损伤因子对岩石蠕变参数进行修正，并基于传统流变元件进行组合建立出岩石蠕变模型[8-9].采用上述两种方法建立出的岩石蠕变模型的确在一定程度上均可以模拟