岩石非定常Burgers蠕变模型及其参数识别

韩阳, 谭跃虎, 李二兵, 段建立, 濮仕坤

韩阳, 谭跃虎, 李二兵, 段建立, 濮仕坤. 岩石非定常Burgers蠕变模型及其参数识别[J]. 工程力学, 2018, 35(3): 210-217. DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0025
引用本文: 韩阳, 谭跃虎, 李二兵, 段建立, 濮仕坤. 岩石非定常Burgers蠕变模型及其参数识别[J]. 工程力学, 2018, 35(3): 210-217. DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0025
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HAN Yang, TAN Yue-hu, LI Er-bing, DUAN Jian-li, PU Shi-kun. NON-STATIONARY BURGERS CREEP MODEL OF ROCK AND ITS PARAMETER IDENTIFICATION[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(3): 210-217. DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0025
Citation: HAN Yang, TAN Yue-hu, LI Er-bing, DUAN Jian-li, PU Shi-kun. NON-STATIONARY BURGERS CREEP MODEL OF ROCK AND ITS PARAMETER IDENTIFICATION[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(3): 210-217. DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.01.0025
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岩石非定常Burgers蠕变模型及其参数识别

  • 1.

    解放军陆军工程大学国防工程学院, 江苏, 南京 210007;

  • 2.

    南京城建项目建设管理有限公司, 江苏, 南京 210006

基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金项目（51408605）；国家核设施退役及放射性废物治理科研项目（FZ1402）
详细信息
    作者简介:

    韩阳(1991-),男,江苏人,硕士生,主要从事岩石力学研究(E-mail:hanyang_ge@126.com);李二兵(1979-),男,湖南人,副教授,博士,主要从事岩石力学与地下工程研究(E-mail:lebingest@126.com);段建立(1971-),男,河北人,副教授,博士,主要从事岩石力学与地下工程研究(E-mail:duan_jianli@163.com);濮仕坤(1982-),男,江苏人,讲师,博士,主要从事岩石力学与地下工程研究(E-mail:kurtbush@gmail.com).

    通讯作者:

    谭跃虎(1962-),男,江苏人,教授,博士,博导,主要从事岩石力学与地下工程研究(E-mail:tan_yuehu@126.com).

  • 中图分类号: TU45

NON-STATIONARY BURGERS CREEP MODEL OF ROCK AND ITS PARAMETER IDENTIFICATION

  • 1.

    College of National Defense Engineering, PLA Army Engineering University, Nanjing, Jiangsu 210007, China;

  • 2.

    Nanjing Urban Construction Project Construction Management Co., Ltd., Nanjing, Jiangsu 210006, China

摘要

    摘要
  • 摘要: 针对岩石蠕变的非线性特征，提出了一种非线性黏壶元件，并分别替换Burgers模型中的两个线性黏壶元件，从而建立了一种非定常参数Burgers模型。推导了非定常Burgers模型的一维蠕变方程，分析模型参数λ1与λ2取值范围对蠕变方程的影响，从理论上确定了非定常模型能够描述蠕变的3个阶段。在此基础上，将非定常Burgers模型的蠕变方程推广至三维应力状态下，并基于Levenberg-Marquardt算法对向家坝岩石的三轴压缩蠕变试验曲线进行拟合及参数识别。通过对比定常与非定常Burgers模型的拟合曲线与相关系数，可以发现非定常Burgers模型拟合效果更好，且能够准确描述包括加速蠕变在内的岩石三阶段蠕变特性，验证了所构建非线性模型的适用性与合理性。
    Abstract: In view of the nonlinear characteristics of rock creep, a nonlinear viscous component is proposed to replace the two linear viscous components in the Burgers model. Accordingly, a non-stationary Burgers model is established. The one-dimensional creep equation of the non-stationary Burgers model is deduced and the concomitant influence of the range of parameters λ1 and λ2 in the model is analyzed. Then, the non-stationary model is theoretically determined to describe the three stages of creep. On this basis, the creep equation of non-stationary Burgers model is extended to three-dimensional stress state. Triaxial compression creep test curve of rock in Xiangjiaba is fitted and its parameters are identified based on the Levenberg-Marquardt algorithm. By comparing the fitted curve and correlation coefficient between stationary and non-stationary Burgers models, it can be found that the fitted results of the non-stationary Burgers model are much better and can accurately describe the creep features in three stages including the accelerated creep status. The applicability and rationality of the established nonlinear model are verified.
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  • 收稿日期:  2017-01-06
  • 修回日期:  2017-09-16
  • 刊出日期:  2018-03-24

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