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申请/专利权人：西安建筑科技大学;中铁北京工程局集团第一工程有限公司

摘要：本发明公开了一种岩石损伤蠕变模型的建立方法，属于岩石工程技术领域，通过室内岩石三轴压缩试验，获取不同围压下岩石的平均压缩强度；采用分级加载方式进行室内岩石蠕变试验；绘制室内岩石蠕变试验获得的岩石全应变‑时间曲线和岩石在不同应力水平下的分级应变‑时间曲线；进行蠕变模型的元件种类识别，构建初始蠕变模型；拟合岩石加速蠕变阶段蠕变速率与对应的蠕变时间历程之间的非线性关系；最终获得岩石非线性蠕变模型的本构方程和蠕变方程。本发明考虑到了岩石的各向异性、不均质性和非线性特性，能够描述岩石处于不同应力状态的瞬时蠕变、减速蠕变、稳定蠕变或加速蠕变特征，并能够描述岩石各个蠕变阶段的非线性特征，具有更广的适用性。

主权项：1.一种岩石损伤蠕变模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对岩石试件开展岩石三轴压缩试验，获取不同围压下岩石的平均压缩强度；S2、根据步骤S1得到的不同围压下岩石的平均压缩强度，确定得到最佳围压和各级最佳轴压，根据得到的最佳围压和各级最佳轴压，对岩石试件开展恒围压-分级升轴压的三轴压缩蠕变试验，得到岩石试件的蠕变变形值，具体包含以下步骤：S21、对岩石试件进行固定；S22、根据步骤S1得到的不同围压下岩石的平均压缩强度，确定得到最佳围压和各级最佳轴压，对步骤S21固定的岩石试件施加初始围压至最佳围压，接着施加轴压分别至各级最佳轴压，维持各级轴压围压恒定，得到各级荷载下岩石试件的蠕变变形值；所述最佳围压为30.0Mpa，初始围压采用位移控制方式施加，加载速率为0.5mm·s-1；各级所述最佳轴压分别为最佳围压下岩石试件在岩石三轴压缩试验所对应的峰值应力的50％、60％、70％和80％，轴压采用应力控制方式进行加载，加载速率为0.5MPa·s-1；S3、根据步骤S3得到的岩石试件的蠕变变形值绘制得到岩石在不同应力水平下的分级应变-时间曲线；S4、对步骤S3得到的岩石在不同应力水平下的分级应变-时间曲线进行处理，得到处理后的分级应变-时间曲线；S5、根据步骤S5得到的处理后的分级应变-时间曲线构建得到初始蠕变模型，初始蠕变模型的蠕变方程为： 其中，为初始蠕变模型的弹性模量与黏滞系数，σ0为初始应力；D为损伤变量，且D＝1-aσ-bt，a、b为岩石材料参数，t＝0时，损伤方程为0；t趋于无穷时，损伤方程为1，符合损伤演化规律；S6、对岩石加速蠕变阶段的蠕变速率与对应的蠕变时间历程之间的非线性关系进行拟合，得到拟合关系，所述拟合关系式为：σ＜σs：ε＝0； 其中，m、n为材料参数，由蠕变试验确定；η0为材料的初始黏滞系数，ε为模型总的应变，η0为初始黏性系数，σ为模型总的应力，t为时间，σs为临界压力；S7、根据步骤S5得到的初始蠕变模型和步骤S6得到的拟合关系，获得岩石损伤蠕变模型，岩石损伤蠕变模型的状态方程和本构方程分别为： 其中，σ和ε分别为模型总的应力和应变；ε1、ε2、ε3、ε4分别为1、2、3、4部分的应变；σ1、σ2、σ3、σ4分别为1、2、3、4部分的应力，E0、E1为弹性模量；η1、η2为黏滞系数，η0为初始黏性系数，n、m为材料参数，σs为临界应力，D为损伤变量。

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