软岩黏弹塑性流变特性与非线性蠕变模型研究

"软岩黏弹塑性流变特性及非线性蠕变模型 (2009年)" 这篇论文详细探讨了软弱矿岩，特别是金川有色金属公司Ⅲ矿区的软岩，其在工程应用中的黏弹塑性流变特性和非线性蠕变行为。作者采用了分级增量循环加载和卸载的方式来模拟实际工程中的荷载条件，以研究软岩在不同应力水平下的变形特性。 首先，软岩在经过分级增量循环加卸载后显示出了明显的瞬时应变硬化现象，这意味着随着加载次数的增加，岩石的短期强度和刚度会提高。通过对软弱矿岩JCl099试件的分析，研究人员发现黏弹性应变分量与黏塑性应变分量的比值在3.15到6.58之间变化。这表明，在应力作用下，岩石的变形主要由这两种机制共同作用产生，且随着应力水平的提升，黏塑性应变在总蠕应变中的比例呈现增加趋势。 在低应力水平下，软岩的蠕变变形趋向于稳定状态，即蠕变速度相对较低且保持相对恒定。然而，当应力水平提高到一定程度时，软岩的蠕变行为会发生变化，表现出加速蠕变特性，这意味着蠕变速度会随着蠕变时间的延长而加快，这可能对矿山的长期稳定性构成威胁。 为了更好地理解和预测这种复杂的蠕变行为，研究人员建立了一个非线性蠕变模型。这个模型能够统一描述软岩蠕变的三个阶段：初始快速蠕变阶段、中间稳态蠕变阶段和最终的加速蠕变阶段。通过应用这个模型，可以更准确地预测软岩在长期荷载下的变形，从而为工程设计提供依据。 在实际应用中，将这个非线性蠕变模型应用于金川Ⅲ矿区的矿岩蠕变试验，结果显示理论计算曲线与实验观测曲线吻合度较高，证明了模型的有效性和适用性。这对于理解软岩在矿山开采过程中的长期稳定性，以及制定相应的支护和加固措施具有重要的理论和实践意义。 关键词：流变试验，非线性蠕变，损伤，硬化，软岩 这篇论文深入研究了软岩的流变特性和蠕变行为，对于理解矿山工程中软岩的长期力学响应，以及如何合理预测和控制其变形，提供了重要的科学依据。