改进的Poyting-Thomson岩石蠕变模型研究

改进 的 Ｐｏｙｔｉｎｇ—Ｔｈｏｍｓｏｎ岩 石 蠕 变模 型研 究
杨 广 雨 。 王 伟 赵 腾 。 李 学浩。 秦 志 军。
（１．河海 大 学 岩 土 力学与堤 坝 工程教 育重 点 实验 室 ，南京 ２１００９８；２．河海 大学 岩 土工程 科 学研 究所 ，南 京 ２１００９８；３． 山 西 省 交通 规 划 勘 察 设 计石蠕 变分为 ３个 阶段 ，即衰 减 阶段 ，稳 态 阶段 及加 速蠕 变 阶段 ，目前用 于描 述
岩 石蠕 变 的传 统 元件 虽然可 以较 好地模 拟 蠕 变的前 两 个 阶段 ，但 是对 岩 石蠕 变第 ３个 阶段 的模 拟 效 果并 不是 很好．因此 ，本 文在 Ｐｏｙｔｉｎｇ—Ｔｈｏｍｓｏｎ模 型 的基 础上 ，引入 一种 非 线 性流 变 元件 并对 其 进行 改进 ，将 改进 后 的元件 与 Ｐｏｙｔｉｎｇ—Ｔｈｏｍｓｏｎ模 型进行 串联 ，形 成 四元件 流 变模 型 ，该模 型不 仅
关 键词 ：饱 依 丁一汤姆 逊模 型 ； 非 线性 流变 元件 ； 加 速蠕 变
中图分 类 号 ：ＴＵ４３
文献标 识码 ：Ａ
文章编 号 ：１６７２—９４８Ｘ（２０１８）０２—００４５—０５
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｉｍ ｐｒｏｖｅｄ Ｐｏｙｔｉｎｇ—Ｔｈｏｍ ｓｏｎ Ｃｒｅｅｐ Ｍ ｏｄｅｌ ｆｏｒ Ｒｏｃｋ Ｙａｎｇ Ｇｕａｎｇｙｕ · Ｗ ａｎｇ Ｗ ｅｉ ＇ Ｚｈａｏ Ｔｅｎｇ ， Ｌｉ Ｘｕｅｈａｏ。 Ｑｉｎ Ｚｈｉｊｕｎ。
（１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍ ｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｇｅｏｍ ｅｃｈａｎｉｃｓ ＆ Ｅｍ ｂａｎｋｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈ ｏｈａｉ Ｕｎｉｖ·， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖ．，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９８，Ｃｈｉｎａ；３．Ｔｒａｎ— ｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｓｕｒｖｅｙ ８Ｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００１２，Ｃｈｉｎａ）
第 ４Ｏ卷 第 ２期 ２０１８年 ４月
三 峡 大 学 学 报 （自然 科 学 版 ） Ｊ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｕｎｉｖ．（Ｎａｔｕｒａ１ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）
ＤＯＩ：１０．１３３９３／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１６７２—９４８Ｘ．２０１８．０２．０１０
Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．Ｚ Ａ ｐ ｒ． ２Ｏ１８
能够较 好地 模拟 出岩 石蠕 变全过 程 ，而且具 有 结构形 式 简单 ，参 数 较少 等优 点．然 后 ，本 文 推 导 出四 元 件模 型 的本构及 蠕 变方程 ，并研 究加 速蠕 变 阶段 的参 数 辨 识 方法．其 次 ，利 用 前人 所研 究 的岩 石 蠕变试 验 曲线对 本 文提 出的蠕 变模 型进行 参 数确 定及 模 型验 证 ，最 后将 得 出的理论 蠕 变 曲线 与试 验 曲线进 行 比较 ，结果 表 明 ，本 文所 构建 的 四元件 非线 性蠕 变模 型具有 一定 的正确 性 与可行 性．
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｇｅｎｅｒａｌ。ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｃｒｅｅｐ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｒｅｅ ｓｔａｇｅｓ，ｎａｍ ｅｌｙ ｔｈｅ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ， ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ—ｓｔａｔｅ ｓｔａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｖｅ ｃｒｅｅｐ ｓｔａｇｅ； ｒｅｃｅｎｔｌｙ， ｔｈｅ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｒｏｃｋ ｃｒｅｅｐ ａｒｅ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔｓ． Ａ ｌｔｈｏｕｇｈ， ｔｈｅｓｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔｓ ｃａｎ ｓｉｍ ｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｔｗｏ ｓｔａｇｅｓ Ｏｆ ｒｏｃｋ ｃｒｅｅｐ．ｂｕｔ ｉｔ ｃａｎ ｎｏｔ ｗｅｌｌ ｓｉｍ ｕｌａｔｅ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｖｅ ｃｒｅｅｐ ｓｔａｇｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｏｙｔｉｎｇ—Ｔｈｏｍ ｓｏｎ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｎｅｃｔｓ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｐｏｙｔｉｎｇ—Ｔｈｏｍ ｓｏｎ ｍ ｏｄｅｌ；ｔｈｅ ｆｏｕｒ—ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｃａｎ ｓｉｍ ｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｃｒｅｅＰ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｉｍ ｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｌｅｓｓ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ａｎｄ ｃｒｅｅｐ ｅ— ａｕａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｒ—ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔ ｍ ｏｄｅｌ ａｒｅ ｄｅｄｕｃｅｄ；ａｎｄ ｔｈｅ ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｒｅｅｐ ｉｓ ｉｎｖｅｓ— ｔｉｇａｔｅｄ．Ｆｉｎａ１１ｖ，ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｃｒｅｅｐ ｃｕｒｖｅ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃｏｍ ｐａｒｅｓ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａ１ ｃｒｅｅｐ ｃｕｒｖｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｃｕｒｖｅ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｒ— ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｃｒｅｅｐ ｍ ｏｄｅ１． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｐｏｙｔｉｎｇ—Ｔｈｏｍｓｏｎ ｍ ｏｄｅ１； ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔ； ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｖｅ ｃｒｅｅｐ