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摘要
为研究冻融循环作用下砂岩的蠕变特征,建立一种可以描述冻融岩石材料的全过程蠕变模型。选取鲁中地区地下矿洞黄砂岩为研究对象,进行了不同次数的冻融循环试验(冻融温度范围-20～20℃),开展了冻融砂岩的三轴压缩蠕变试验,并基于建立的非线性黏塑性模型和西原模型原理,建立了一种用来描述冻融岩石的非线性蠕变模型,通过数学微积分求导方法和元件叠加原理推导了模型的本构方程和蠕变方程。结合试验数据,利用最小二乘法进行参数认证,并通过Origin软件进行曲线拟合。结果表明:1)冻融循环对地下矿洞砂岩蠕变变形产生较大影响,随着冻融循环次数的增加,砂岩蠕变变形不断增大,破坏时间缩短;2)在同一载荷下,稳态蠕变率随着冻融循环次数的增加而增大;在冻融循环次数一定时,稳态蠕变率随着载荷的增大呈现出非线性的增长;3)建立的非线性蠕变模型,可以较好地表述冻融砂岩的衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变特征。试验曲线与拟合曲线对比发现吻合程度较高,拟合效果相对理想,从而验证了模型的正确性和合理性。
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单位机电工程学院; 青岛科技大学
