[发明专利]一种适用于加卸载全过程的软岩蠕变本构模型的建立方法

权利要求书

1.一种适用于加卸载全过程的软岩蠕变本构模型的建立方法，其特征在于包括如下步骤：

1)建立蠕变本构模型：将一个单向弹簧元件与一个虎克体弹簧、一个Kelvin体按任意次序串联，组成变异广义Kelvin蠕变本构模型，其中，Kelvin体由一个弹簧与一个粘壶并联组成，所述单向弹簧元件的本构关系为：

σ=E1ϵ,σ>0ϵ=0,σ≤0]]>

式中：σ为应力，ε为应变；

所建立蠕变本构模型的本构关系为：

ϵ(t)=(1EI+1EH+1E1(1-exp(-E1η1t))σ,σ>0(1EH+1E1(1-exp(-E1η1t))σ,σ≤0]]>

式中：E_I为单向弹簧元件在加载条件下的弹性模量，E_H为虎克体弹簧的弹性模量，E₁为Kelvin体中弹簧的弹性模量，η₁为Kelvin体中粘壶的粘滞系数，t为时间；

2)建立蠕变方程：根据粘弹性与弹性相应性原理，基于所建立的变异广义Kelvin蠕变本构模型的本构关系，建立圆形刚性承压板载荷条件下承压板下岩体表面的蠕变方程，所建立的蠕变方程为：

w(t)=πPD4E0(2E02E1+2E0E12+3K(E0+E1)2AE1+-3E032A(E0+6K)exp(-AtE0η1+6Kη1)-E02E1exp(-E1tη1))]]>

式中：w为承压板下岩体表面变形，P为承压板表面的压力，D为承压板直径，K为体积变形模量，G为剪切模量，

A＝E₀E₁+6KE₀+6KE₁

E0=EHEIEH+EI,σ>0EH,σ≤0;]]>

3)确定模型参数：进行加卸载圆形刚性承压板法现场岩体载荷蠕变试验，获取蠕变数据，绘制蠕变曲线，采用解析法和曲线拟合法确定所建立的软岩蠕变本构模型的参数。

2.如权利要求1所述的适用于加卸载全过程的软岩蠕变本构模型的建立方法，其特征在于：步骤3)具体为：

(1)建立圆形刚性承压板载荷条件下模型参数E_H、E_I的解析式：

EH=πPD(1-v)4Wer]]> 1

EI=πPD(1-v)4We-4Wer]]>

式中：w_e为瞬时加载变形，w_er为瞬时回弹变形，ν为岩体泊松比；

(2)获取试验数据：进行加卸载圆形刚性承压板法现场岩体载荷蠕变试验，获取瞬时加载变形w_e、瞬时回弹变形w_er及全过程蠕变数据，绘制蠕变试验曲线；

(3)根据(1)所得E_H、E_I的解析式求解E_H、E_I的值；

(4)按照步骤2)建立的蠕变方程拟合蠕变试验曲线，对E₁、η₁优化取值。