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岩石非线性黏弹性蠕变特性的时温等效效应

2012-01-08朱元广刘泉声张程远

岩土力学 2012年8期

朱元广,刘泉声,张程远,时 凯

(中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉 430071)

1 引 言

岩石流变力学研究的目的是,在全面反映岩体流变本构属性的基础上,通过试验分析和数值解析计算,求得岩体内随时间增长发展的应力、应变及其作用时间历程,为流变岩体的稳定性做出符合工程实际的正确评价[1]。一般的,可通过短时间尺度内获得的流变测试数据及其数学模型来预测岩体工程的长期稳定性,在此过程中,获得准确的流变测试数据是所有研究工作的基础。然而,在试验研究中发现岩石的流变力学特性显现与试验的时间尺度密切相关[2-4],即岩石在短时间内获得的测试数据并不一定能够完全反映其在长时间尺度下的流变力学特性。为此,刘泉声等[5-8]基于聚合物材料研究中的时温叠加思想[9-12],提出利用时温等效效应来研究岩石在长时间尺度下的流变力学特性。这种等效效应在力学上表现为:岩石在低温、长时间尺度条件下的流变力学特性与其在高温、短时间尺度条件下的流变力学特性等效;在数学上表现为:温度的上升等于时间对数的平移。因而,采用在试验过程中提高岩石样品温度的方法,可以获得岩石在相对较低温度下长期的流变测试数据。

然而,从材料科学研究的角度来看,岩石属于典型的非线性材料,也就是说并不能仅通过某一荷载下的流变力学特性去外推其他任意荷载下的流变力学特性。……

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