冻融作用下岩石力-热-水耦合本构模型研究

摘要：

在寒区隧道工程中,冻胀的水分迁移作用加剧了隧道围岩的冻融破坏.耦合水分迁移作用的岩石本构模型对防治冻融渗漏、崩塌等隧道围岩灾害有着重要意义.基于内状态变量理论,将冻胀过程中的水分迁移量作为本征变量引入Helmholtz自由能,在热力学框架下建立了一个岩石力-热-水耦合本构模型.模型描述了温度和水分迁移对冻融后岩石损伤阈值、等向强化饱和值、等向强化速率等力学参数的影响.模拟了岩石冻融后力学性质的劣化.区别于全量经验公式,本模型以增量形式给出,为复杂应力历史条件下的数值模拟提供了便利.通过将模型模拟曲线与冻融后岩石常规三轴压缩试验曲线进行对比,初步验证模型的可靠性,为实际寒区工程的冻胀破坏预测提供参考.

关键词：冻融循环、热力学、内状态变量理论、水分迁移、本构关系

所属期刊栏目：40

分类号：TU452(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金51379065;江苏省自然科学基金BK20161508;中央高校基本科研业务费专项资金2016B42714

在线出版日期：2019-08-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2608-2616