徐国文， 何 川， 代 聪， 王士民

(西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川 成都610031)

岩石的流变特性是岩石内在的时间特性，为了更准确地描述岩石的三阶段流变变形特性，许多学者考虑岩石流变过程中的损伤，建立流变本构模型时引入了损伤力学理论.

高赛红等在流变模型中考虑了硬化-损伤效应［1］;陈卫忠等考虑了黏滞系数损伤对岩石结构长期特性的影响［2］;朱昌新等研究了岩石蠕变的时效损伤［3］;K S Chan 等将损伤理论引入盐岩流变的研究中［4］;杨圣奇等将岩石蠕变损伤演化特性分为2 个阶段，考虑了损伤对岩石流变特性的影响［5］.

由于实际工程的需要，一些学者借助商业软件开发平台进行模型的二次开发.以FLAC3D 软件为例，杨文东等将Burgers 损伤模型用于边坡长期安全的研究［6］;黄明等对隧道围岩在含水条件下的劣化进行了分析［7］.

本文在五参数广义Kelvin 模型的基础上，基于Lemaitre 应变等效原理，提出了考虑岩石蠕变过程中材料劣化效应的广义Kelvin 蠕变损伤模型，并对该模型进行了二次开发;结合FLAC3D 数值计算程序及Matlab 平台，采用粒子群算法、模拟退火算法与FLAC3D 相结合的方法对已有试验数据进行反演.

1 广义Kelvin 蠕变损伤模型

广义Kelvin 模型(图1(a))由1 个弹性体和2 个Kelvin 体构成，不能反映岩石的塑性特性和加速蠕变过程.因此，将流变参数的损伤特性和M-C(摩尔-库伦)元件［8］引入该模型，建立广义Kelvin蠕变损伤模型(图1(b)).

图1 2 种流变本构模型Fig.1 Rheological constitutive models

(1)σ≤σf时

本构方程为:

式中:ε 为总应变;σ 和σf分别为总应……