高渗透压脆性岩石蠕变宏-细观力学模型研究

摘要：

高渗透压对深部地下工程脆性岩石蠕变力学特性有着重要影响.然而,能够解释高渗透压作用脆性岩石完整减速、稳态及加速三级蠕变过程中,细观裂纹扩展与宏观变形关系的宏细观力学模型研究很少.基于考虑含有初始裂纹与新生成翼型裂纹影响的裂纹尖端应力强度模型,引入渗透水压与初始裂纹及新生成翼型裂纹之间的力学关系,建立了考虑渗透水压作用的裂纹尖端应力强度模型;然后结合亚临界裂纹扩展法则,与裂纹及应变损伤关系模型,推出了考虑渗透水压影响的脆性岩石蠕变裂纹扩展与宏观变形关系的宏细观力学模型.当施加轴向应力小于岩石裂纹启裂应力时,岩石近似表现为线弹性变形;当施加轴向应力大于裂纹启裂应力且小于岩石峰值强度,岩石表现为塑性蠕变变形.研究了不同渗透压作用下,分级轴向应力加载岩石蠕变应变时间演化曲线,并通过试验结果验证了模型的合理性.分别讨论了恒定渗透压与分级渗透压,对脆性岩石蠕变过程中裂纹长度、裂纹扩展速率、轴向应变及轴向应变率的影响.该模型为高渗透压深部地下工程围岩稳定性评价提供了重要理论依据.

关键词：脆性岩石、蠕变、高渗透水压、裂纹扩展、宏细观模型

所属期刊栏目：41

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;北京市教委科研项目;北京建筑大学金字塔人才培养工程

在线出版日期：2021-03-08（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：3987-3995