富水软岩流变扰动效应实验及本构模型研究

摘要

动力扰动下的深部富水软岩巷道流变变形量大,变形速率快是导致巷道支护困难和发生蠕变型冲击地压的主要原因.为了研究富水软岩在动力扰动下蠕变特性及本构模型,采用自主研发的岩石流变扰动效应实验仪对不同含水率软岩进行分级加载流变扰动效应试验,实验结果表明:施加扰动的瞬间软岩都会出现变形突然增大,随后该变形值会有不同程度的回弹,最后在此基础上变形持续发展;当应力水平较小和含水率不高的情况下,扰动变形速率随着扰动能量的增加而缓慢增大,而当应力水平较高和含水率较大时,扰动变形速率随着扰动能量的增加快速增大,使岩石试件迅速破坏;推导了扰动能量的扰动状态方程,在此基础上建立了富水软岩流变扰动效应本构模型,并对参数进行识别与验证;模型拟合曲线与实验值吻合效果良好,验证所建模型可正确描述动力扰动下富水软岩蠕变特性,该成果可为今后展开此类问题的研究提供一定的参考.