中国安全科学学报 ›› 2021, Vol. 31 ›› Issue (9): 36-43.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.09.006
苏荣华 教授, 李超, 马志远
收稿日期:
2021-06-19
修回日期:
2021-08-14
出版日期:
2021-09-28
发布日期:
2022-03-28
作者简介:
苏荣华 (1965—),女,河北保定人,博士,教授,博士生导师,主要从事岩土力学与工程方面的教学与研究工作。E-mail:suronghua2006@163.com。
基金资助:
SU Ronghua, LI Chao, MA Zhiyuan
Received:
2021-06-19
Revised:
2021-08-14
Online:
2021-09-28
Published:
2022-03-28
摘要: 为了解扰动作用下含初始损伤砂岩的蠕变特性,设计4种工况,利用自制的蠕变试验装置开展单轴压缩蠕变扰动试验,考虑初始损伤以及加速蠕变损伤的影响,引入塑性变形体、加速损伤元件,与Burgers模型串联构建一种非线性蠕变模型,通过Levenberg-Marquardt+通用全局优化法反演蠕变参数。结果表明:扰动效应存在应力阈值,达到阈值后,扰动前后蠕变曲线存在明显的应变突变;不同工况下的瞬时弹性模量有先上升后下降的相似趋势,但含初始损伤组的瞬时弹性模量明显低于完整组;扰动条件下含初始损伤砂岩的长期强度明显下降,远小于同等扰动条件下完整砂岩的长期强度,仅为对应单轴抗压强度的60%~64%;试验数据与模型理论曲线吻合度很高,该模型可以较好地反映含初始损伤砂岩的的蠕变扰动特性。
中图分类号:
苏荣华, 李超, 马志远. 考虑初始损伤效应的砂岩蠕变扰动特性研究*[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(9): 36-43.
SU Ronghua, LI Chao, MA Zhiyuan. Study on creep disturbance characteristics of sandstone considering initial damage effect[J]. China Safety Science Journal, 2021, 31(9): 36-43.
[1] TINA M Č, THOMAS F. Investigation of creep behaviours of gypsum specimens with flaws under different uniaxialloads[J]. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering,2018, 10(1):151-163. [2] 辛亚军,郝海春,吕鑫,等. 基于胶结系数岩石强化的蠕变控制模型[J].中国安全科学学报, 2018, 28(12):20-26. XIN Yajun, HAO Haichun, LYU Xin, et al. Reinforcement rock creep control model based on cementation coefficient [J]. China Safety Science Journal, 2018, 28(12):20-26. [3] XU Ming, JIN Dehai, SONG Erxiang. A rheological model to simulate the shear creep behavior of rockfills considering the influence of stress states[J].Acta Geotechnica, 2018,13(6):1 313-1 327. [4] ZHU Wancheng,LI Shaohua,LI Shuai, et al. Influence of dynamic disturbance on the creep of sandstone: an experimental study [J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2019, 52(4):1 023-1 039. [5] 高延法,肖华强,王波,等. 岩石流变扰动效应试验及其本构关系研究[J].岩石力学与工程学报, 2008,24(17):3 180-3 185. GAO Yanfa, XIAO Huaqiang, WANG Bo, et al.A rheological test of sandstone with perturbation effect and its constitutive relationship study[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2008,24(17):3 180-3 185. [6] 刘威,张敬军,亢方超,等. 考虑煤体蠕变位移的水力扩孔合理扩煤量[J].中国安全科学学报, 2017,27(3):111-116. LIU Wei, ZHANG Jingjun, KANG Fangchao, et al. Reasonable coal amount of hydraulic flushing borehole considering creep displacement [J]. China Safety Science Journal, 2017,27(3):111-116. [7] 徐俊,祝方才,谭园辉. 扰动荷载下单孔大理岩蠕变特性试验研究[J].湖南工业大学学报, 2018,32(1):36-43. XU Jun, ZHU Fangcai, TAN Yuanhui. An experimental study on creep properties of marble with single holes under a disturbance load[J]. Journal of Hunan University of Technology,2018,32(1):36-43. [8] 刘文博,张树光,林晓楠,等. 基于加速蠕变改进的巷道围岩蠕变模型[J].中国安全科学学报, 2019,29(5):124-130. LIU Wenbo,ZHANG Shuguang,LIN Xiaonan, et al.An improved creep model of roadway surrounding rock based on accelerated creep [J]. China Safety Science Journal, 2019,29(5):124-130. [9] 张亮亮,王晓健. 基于广义伯格斯模型的岩石损伤蠕变模型[J].中国安全科学学报, 2019,29(1):125-131. ZHANG Liangliang,WANG Xiaojian. Rock damage creep model based on generalized Burgers model [J]. China Safety Science Journal, 2019,29(1):125-131. [10] 苏荣华,刘晓林,沈洪爽. 周期冲击扰动下粉砂岩单轴蠕变特性研究[J].应用基础与工程科学学报, 2018,26(6):1 327-1 337. SU Ronghua, LIU Xiaolin, SHEN Hongshuang. Uniaxial creep characteristics of siltstone under cyclic shock disturbance[J]. Journal of Basic Science and Engineering,2018,26(6):1 327-1 337. [11] 赵延林,曹平,陈沅江. 分级加卸载下节理软岩流变试验及模型[J].煤炭学报, 2008,33(7):748-753. ZHAO Yanlin, CAO Ping, CHEN Yuanjiang. Creep properties experi ment and model of jointed soft rocks under step load and unload[J]. Journal of China Coal Society,2008, 33(7):748-753. [12] 韩庚友,王思敬,张晓平,等. 分级加载下薄层状岩石蠕变特性研究[J].岩石力学与工程学报, 2010, 29(11):2 239-2 247. HAN Gengyou, WANG Sijing, ZHANG Xiaoping,et al.Study on creep characteristics of thin-layer rock under graded loading[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010,29(11):2 239-2 247. [13] 沈明荣,谌洪菊. 红砂岩长期强度特性的试验研究[J].岩土力学, 2011, 32(11):3 301-3 305. SHEN Mingrong, CHEN Hongju. Experimental study on long term strength characteristics of red sandstone[J]. Rock and Soil Mechanics,2011,32(11):3 301-3 305. [14] 陈沅江,潘长良,曹平, 等. 软岩流变的一种新力学模型[J].岩土力学,2003, 24(2): 209-214. CHEN Yuanjiang, PAN Changliang, CAO Ping,et al. A new mechanical model for soft rock rheology[J]. Rock and Soil Mechanics, 2003, 24(2): 209-214. [15] 王其虎,叶义成,刘艳章,等. 考虑初始损伤和蠕变损伤的岩石蠕变全过程本构模型[J].岩土力学. 2016, 37(增1): 57-62. WANG Qihu, YE Yicheng, LIU Yanzhang,et al. A creep constitutive model of rock considering initial damage and creep damage[J]. Rock and Soil Mechanics, 2016, 37(S1): 57-62. [16] 蒋昱州,徐卫亚,王瑞红,等. 岩石非线性蠕变损伤模型研究[J].中国矿业大学学报, 2009, 38(3):331-335. JIANG Yuzhou, XU Weiya, WANG Ruihong,et al. Nonlinear creep damage constitutive model of rock[J]. Journal of China University of Mining & Technology,2009,38(3):331-335. |
[1] | 李刚, 刘海振, 杨庆贺, 牛伟锋. 带压开采煤层底板破坏特征与突水风险分析[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(5): 68-76. |
[2] | 曾纪涵, 章光, 吴浩, 胡少华. 改进POT模型下尾矿坝综合预警值确定方法[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(5): 134-139. |
[3] | 王来贵, 赵国超, 刘向峰, 赵娜, 李喜林. 微凸体形状对砂岩节理摩擦因数的影响研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(4): 36-43. |
[4] | 洪林, 王文静, 高大猛, 郭英超, 马鸿海. 低温氮吸附中煤阶对临界填充孔径的影响[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(4): 51-58. |
[5] | 成连华, 郭阿娟, 郭慧敏, 曹东强. 煤矿瓦斯爆炸风险耦合演化路径研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(4): 59-64. |
[6] | 金洪松, 易富, 戚旭鹏, 于汇泽, 杜常博, 于犇. 加筋尾矿稳定性及界面剪切模型[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(4): 86-92. |
[7] | 姜延航, 白刚, 周西华, 王思琪, 王连华, 范超军. 煤层注CO2驱替CH4影响因素试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(4): 113-121. |
[8] | 吴学海, 李波波, 高政, 许江, 付佳乐. 气体压力降低对煤岩变形和渗流的影响机制[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(4): 129-134. |
[9] | 朱权洁, 张震, 梁娟, 刘晓辉, 谷雷, 钟磊磊. 一种矿山三维井巷模型快速生成方法及其应用[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(3): 48-57. |
[10] | 赵文彬, 刘方顺, 石新岩, 刘辉, 王忠密, 李振武. 放顶煤工作面立体自燃带动态变化特性研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(3): 65-74. |
[11] | 董建军, 杨嫡, 闫斌, 梅媛. 剧烈干湿交替下高海拔排土场安全稳定性研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(3): 75-83. |
[12] | 周兢, 刘永升, 豆子钧, 阴慧胜, 张彪, 陈国强. 矿山巷道救援生命保障孔轨迹设计与控制方法[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(3): 84-89. |
[13] | 冯巩, 夏元友, 王智德, 严敏嘉. 基于位移信息融合的露天矿边坡动态预警方法[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(3): 116-122. |
[14] | 马兴莹, 王兆丰, 尉瑞, 周晓庆, 李乾荣. 低温环境瓦斯扩散试验及不同模型契合度分析[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(3): 123-130. |
[15] | 熊钰, 孔德中, 杨胜利, 吴桂义, 左宇军, 程占博. 大倾角工作面煤壁稳定性的云模型综合辨识[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(3): 144-151. |
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