非均匀软岩蠕变机理分析

为了对工程围岩的蠕变现象进行解释,探明软岩的蠕变本质,根据岩石压缩过程中变形、弱化本构关系以及变形与承载能力的关系,采用岩石最弱断面并联微元体模型,对非均匀软岩的衰减蠕变和非衰减蠕变机理进行了分析,研究表明,非均匀性岩石内部各点承载能力不同使得变形后岩石内部各点屈服弱化不同步,又由于岩石晶体内部空位或杂质的扩散,二者共同作用导致岩石蠕变．通过对截面积相同,高径比分别为1．5和2．5的页岩岩样进行蠕变试验,验证了岩石的非均匀性是造成岩石蠕变的一个不可忽视的重要因素．     

Constitutive Dependences for Rocks in the Pre- and Post-Limit Deformation Stages

The tensor basis, where the stress-strain relations are invariant, while one of them preserves the linear character until rock failure, is determined.     

煤岩体变形失稳破坏条件的研究

煤岩体在外载荷作用下发生失稳破坏时的一个重要性质就是其变形具有应变软化的特征。鉴于此，文中分别以粘弹性本构模型和微元统计损伤本构模型对煤岩体变形失稳破坏的条件进行了研究，并给出了其中控制变形发生分叉的两个形变参数之间的关系式。     

Deformation of salt rock joints in time

The results are presented for the deformation testing of joints of salt rocks. The tests on shear with compression were conducted at creep and various loading rates. A structural rheological model of the joint deformation is constructed. Basing on the linear heredity theory, the relations are obtained for describing the process of creep and relaxation.Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 4, pp. 40–45, July–August, 2004.The study was conducted with financial support from the Russian Foundation for Basic Research, Projects Nos. 03-05-64326 and 04-05-96031; Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Integration Projects Nos. 129 and 191; and Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Integration Project No. 05-11-04.     

Modeling Deformation and Failure of Anisotropic Rocks nearby a Horizontal Well

The article describes modeling mechanical behavior of rocks, including selection of models of inelastic deformation process in anisotropic rocks, experimental determination of elastoplastic properties of rocks and calculation of stress states for specific design well bottoms. The research is carried out for the conditions of Fedorov oil reservoir. The scope of modeling embraces the situations of uncased well shaft and shaft with slotted holing.     

Mathematical Modeling of Deformation and Failure of Salt Rock Samples

Journal of Mining Science - In uniaxial compression tests of cubic samples, the authors measure displacements in the mid-cross section of the samples at different distances from side faces. The...     

基于Weibull分布的岩石损伤本构模型研究

利用连续损伤理论和统计强度理论，提出了模拟岩石破裂全过程的损伤本构关系，并在此基础上建立了完整的损伤统计本构模型，且在所建立的损伤统计本构模型的四个基本方程中，引入岩石应力应变全过程曲线特征参量，并考虑岩石应力应变全过程曲线的几何条件，解决了传统方法求解本构方程中参数的难点，同时提高了精度．通过与砂岩试件三轴压缩试验实测结果对比，证明模型可以很好地反映岩石的应力-应变关系．图2，参7．     

Rigid-Plastic Model of Rock Deformation and Failure

The analysis and comparison are performed for the directions of stress- and velocity-field characteristics in hyperbolic equations of nonassociated plastic models on the basis of the Coulomb - Mohr and Huber - Mises - Shleiher criteria for various stress states. In the particular cases, the classic results are obtained for soils and ductile metals, among them the slipping lines observed in experiments.     

基于短时三轴蠕变试验的岩石非线性黏弹塑性蠕变模型研究

为了研究一种更适合岩石短时三轴蠕变特性的蠕变模型,在对蠕变试验曲线三元件广义Kelvin模型参数识别基础上,基于加速蠕变试验特性对黏塑性模型中的黏性元件进行了非线性改进,并将得到的非线性黏塑性模型与三元件广义Kelvin模型串联组成一个新的非线性黏弹塑性蠕变模型.结果表明,该模型可以同时表征岩石瞬时加载应变、衰减蠕变、稳态蠕变以及加速蠕变等蠕变特征.最后,基于BFGS非线性优化算法对该模型参数进行了识别,同时将模型拟合曲线与改进西原模型曲线进行了比较分析,验证了非线性黏弹塑性蠕变模型的正确性.     

Numerical Modeling of Deformation in a Shaft in the Interstratified Salt Rocks

Deformation of rocks is modeled with allowance for their creep, brittle and plastic failure in the vicinity of an unlined shaft under interaction between a monolithic concrete support and inhomogeneous enclosing massif. In calculations conducted by the finite-element method, failure is modeled by a decrease in strength in different directions that can vary in time along with the loading conditions. __________ Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 3, pp. 17–25, May–June, 2005.     

复杂岩体中加固巷道围岩变形破坏规律研究

通过对加固巷道长时期的耦合监测监控,并结合数值模拟,对复杂岩体中采用“拱桥法”加固后巷道围岩的变化规律进行了研究。分析了塌陷区巷道加固后围岩应力场的改善,以及加固后围岩随时间不断变形破坏的过程和诱因。     

Statistical Model of Rock Failure under Compression

Based on the analysis of the elastic stresses between two shear cracks in the biaxial compression field, the conditions of crack joining are determined. The simulated statistical model is proposed for the development of shear failure in solid body under compression.     

底板隔水层破坏的力学模型及破坏判据

煤层底板到含水层之间通常有一层致密、隔水性好的岩层,称之为隔水层。承压水上采煤时,隔水层成为底板阻止含水层中高压水的唯一屏障,突水通道是否形成,决定了底板是否发生突水,而当底板岩层中没有断裂构造存在时,只有隔水层破坏,煤层底板才会产生突水通道发生突水。所以研究隔水层的破坏情况对研究承压水上采煤底板突水机制具有重要意义。     

岩石蠕变及剪切特征分析

在室内实验的基础上,探讨了岩石的剪切性能与位移速率的关系.分析了节理面上岩石凸起部分剪切过程中的"似蠕变"现象.     

基于卸荷试验路径的泥岩变形特征及数值计算

通过先固结后径向卸载的三轴剪切试验方法模拟煤矿泥岩巷道开挖过程中应力状态变化,在试验围压内,径向卸荷条件可以用Drucker Prager强度准则较好地描述软岩破坏过程。蠕变试验结果表明：随偏应力水平的降低,蠕变速率明显减小,当偏应力水平较低时（10 MPa）,轴向蠕变无变化,蠕变速率几乎为0;当轴应力较高时（35 MPa）,泥岩蠕变过程经历减速、定常和加速蠕变3个阶段。根据试验提出了泥岩的弹黏塑流变本构模型,将泥岩的蠕变试验结果与计算值进行对比：两者变形规律完全一致且数值较吻合,从而验证了泥岩本构模型的正确性。     

基于Burgers模型的岩层弯曲变形分析

由于岩石材料抗拉与抗压性能的明显差异,使岩层受蠕变作用时,其弯曲中性层位置及变形曲率都将随时间变化．基于Burgers流变本构模型,对岩层的中性层位置和相对蠕变函数随时间的变化特征进行了系统研究．研究结果表明：岩层弯曲中性层和曲率的初始状态决定于岩石材料的弹性参数,而最终状态决定于它的黏性参数;蠕变前期,岩层弹性、黏性参数对中性层位置和变形曲率都有较大影响,但随着时间增加这种影响迅速减弱;若岩石的抗拉、抗压、黏性性质相同,则中性层最终趋于几何中面,否则趋于某一确定位置;由于蠕变的作用,岩层曲率随时间不断增大,直至岩层发生破断;对于稳定蠕变情况,岩层弯曲中性层要偏离初始状态,但经过一定时间后又将回到初始状态,而岩层的变形曲率则随时间单调增加,但最终趋于某一定值．     

地面钻井剪切变形破坏模型及其空间规律分析

抽采煤层瓦斯是解决煤矿井下瓦斯超限难题的根本措施.但受煤层回采的影响,当回采工作面推过地面瓦斯抽采钻井位置后钻井套管迅速发生破坏,无法充分发挥其抽采采空区瓦斯的效应.因此,基于采场上覆岩层层面剪切滑移效应建立了地面钻井剪切变形破坏模型,并对套管随回采工作面推进在采场倾向方向上的位移变化规律进行了研究,指出:钻井剪切滑移...     

基于塑性损伤的黏土岩本构模型及其数值实现

黏土岩是深部地下工程中常见的岩土介质,在施工过程中为确保巷道安全开挖,急需开展与其力学特性相关的研究。已有试验研究结果表明黏土岩在三轴压缩试验过程中表现出明显的塑性硬化、软化以及流动特性,同时发现试样在加载过程中内部会产生明显的缺陷,这些缺陷的存在会在一定程度上削弱其力学性能。为建立能描述黏土岩力学现象的模型,以微裂纹作为损伤基元,构建了合理的塑性损伤变量并将其与塑性硬化变量一同引入至修正Drucker-Prager帽盖模型中,建立了新的本构模型。通过ABAQUS平台及其UMAT子程序对该模型进行数值实现,子程序在向后欧拉本构积分算法的基础上引入塑性硬化和损伤变量参与迭代计算,使得屈服面在迭代过程中与应力一同更新(屈服面的大小会随着塑性损伤与硬化变量的更新而变化),直至应力回到屈服面上。采用该模型对常温条件下的黏土岩三轴压缩试验进行数值模拟,并将新模型的计算结果与试验结果进行对比,对比结果显示模拟结果与试验结果大致吻合,说明本文所建立的本构模型可以较好的反映黏土岩的力学特性。最后建立黏土岩隧硐开挖平面模型,采用新模型对开挖过程进行模拟,并对整个模拟过程中损伤变量、应力以及孔隙水压力的演...     

影响岩石力学性质和岩石变形的因素

岩石的力学性质和岩石变形不仅受岩石内部因素,如成分、结构和构造的控制,而且受岩石所处外部环境,如温度、围压、应力作用时间等因素的影响.本文就影响岩石的力学性质和岩石变形的内部与外部因素进行研究分析.     

渗透水/气压反复循环下软岩剪切蠕变试验及本构模型研究

为探究软弱夹层在雨水反复作用下的剪切蠕变特性,以西南地区二叠系炭质页岩软弱夹层为研究对象,利用实时渗透水/气压循环剪切试验系统,开展了渗透水/气压循环剪切蠕变试验,分析了软弱夹层的剪切蠕变特性和长期强度劣化机理,并建立了考虑Weibull分布的蠕变损伤本构模型。结果表明：1)软弱夹层具有明显的蠕变特性,随渗透水/气压循环次数的增加,破坏前剪切变形逐渐增大,破坏时呈现出韧性与脆性两种不同的破坏形式;2)随渗透水/气压循环次数的增加,软弱夹层的劣化程度呈增大趋势,但最终趋于一定值,其劣化程度可用函数D_i=0.7717×[1-exp(-0.1n)]来表示;3)基于试验数据,提出了基于Weibull分布理论的损伤黏塑性元件,构建了渗透水/气压循环蠕变损伤模型,模型能够很好地描述软弱夹层蠕变的三阶段。研究成果对含软弱夹层的高陡边坡长期稳定性分析具有重要指导意义。