巖體的流變模型是巖石流變理論的核心組成部分。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的規(guī)模呈現(xiàn)日新月異的增長(zhǎng),工程中巖石流變問題也越來越復(fù)雜。研究表明,巖體參數(shù)會(huì)因?yàn)閾p傷隨時(shí)間變化而衰減。因此,只有從巖體流變學(xué)和損傷理論的觀點(diǎn)和方法出發(fā)來考慮巖石的流變受力變形特性,才能更合理有效地服務(wù)于工程實(shí)際。本文基于能較為全面反映巖土體彈-黏彈-塑粘性流變性質(zhì)的西原流變模型,結(jié)合由損傷導(dǎo)致的參數(shù)衰減,提出考慮損傷的西原流變模型,將其進(jìn)行FLAC^3D自定義本構(gòu)模型二次開發(fā)以及工程應(yīng)用。主要內(nèi)容及成果如下:（1）結(jié)合摩爾庫倫屈服準(zhǔn)則和損傷理論,提出考慮損傷的西原流變模型和利用三軸壓縮試驗(yàn)確定損傷閾值,并推導(dǎo)出考慮損傷的西原流變模型的有限差分格式以及用于FLAC^3D中的應(yīng)力更新方程和應(yīng)力修正方程;（2）根據(jù)差分格式,利用FLAC^3D軟件提供的二次開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)本文模型進(jìn)行二次開發(fā),并詳細(xì)列出了二次開發(fā)中的重要方法、關(guān)鍵變量、編碼流程;根據(jù)退化后的FLAC^3D內(nèi)置伯格斯流變模型對(duì)比試驗(yàn)和文獻(xiàn)中的室內(nèi)試驗(yàn)分別驗(yàn)證了本文模型... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

彈簧元件及其應(yīng)力應(yīng)變示意圖

2考慮損傷的西原流變模型及其三維差分格式11定水平的應(yīng)力，不管其值大小，都會(huì)有且僅有唯一的與之對(duì)應(yīng)的應(yīng)變；卸載時(shí)，其兩端的應(yīng)力變?yōu)?值，則應(yīng)變也馬上瞬時(shí)變?yōu)?值，沒有彈性后效，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與時(shí)間無關(guān)；2）當(dāng)其兩端應(yīng)力保持不變時(shí)，只要彈性模量沒有發(fā)生變化，其應(yīng)變也不會(huì)發(fā)生變化，沒有蠕變特性；3）當(dāng)應(yīng)變沒有發(fā)生變化時(shí)，只要彈性模量沒有發(fā)生變化，其兩端的應(yīng)力也不會(huì)發(fā)生變化，不會(huì)隨時(shí)間增大而減小，即沒有松弛特性。②阻尼元件阻尼元件表示巖體材料在受到外荷載作用的時(shí)候，它會(huì)有一定的變形，但其變形并不是瞬時(shí)完成，而是像牛頓流體一樣緩慢完成，因此這樣的元件也稱為牛頓體。它的應(yīng)力和應(yīng)變變化速率呈線性的關(guān)系。它的示意圖和應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系曲線和應(yīng)力-應(yīng)變變化速率關(guān)系曲線如圖2.2所示。圖2.2阻尼元件及其應(yīng)力應(yīng)變示意圖Figure2.2Dampingelementanditsstress-straindiagram阻尼元件的本構(gòu)方程如下式：σ=η=（2.2）式中：σ——表示阻尼元件兩端的應(yīng)力；η——表示阻尼元件的粘滯系數(shù)；ε——表示阻尼的應(yīng)變的導(dǎo)數(shù)。對(duì)上式進(jìn)行積分可以得到：ε=1+（2.3）式中：σ——表示阻尼元件兩端的應(yīng)力；η——表示阻尼元件的粘滯系數(shù)；ε——表示阻尼的應(yīng)變；t——表示時(shí)間；

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文12C——表示積分常數(shù)。由以上兩個(gè)式子可以推導(dǎo)阻尼元件有以下的特性：1）當(dāng)阻尼元件兩端兩端的應(yīng)力不變時(shí)，應(yīng)變會(huì)隨著時(shí)間的增加而持續(xù)增加，但沒有瞬時(shí)的變形；2）當(dāng)應(yīng)力等于0的時(shí)候，應(yīng)變?yōu)橐苑�(wěn)定的常數(shù)，即是當(dāng)其兩端荷載變?yōu)?時(shí)，阻尼元件的位移會(huì)保持不變。由此可知，阻尼元件發(fā)生永久變形；3）當(dāng)應(yīng)變保持不變時(shí)，推導(dǎo)得阻尼元件兩端的應(yīng)力為0，即是其沒有應(yīng)力松弛現(xiàn)象發(fā)生。③滑塊元件滑塊元件表示當(dāng)巖體材料所受的應(yīng)力水平超過某一個(gè)門檻值的時(shí)候，材料就會(huì)從彈黏性狀態(tài)進(jìn)入塑性屈服狀態(tài)，此時(shí)這個(gè)門檻值就是巖體的屈服極限。在這個(gè)應(yīng)力水平下，即使應(yīng)力不再增加，巖體的變形也不會(huì)因此停止，而是繼續(xù)增大，這就是滑塊元件，通常也稱其為塑性元件。理想的滑塊元件的示意圖和其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可用圖2.3表示。圖2.3滑塊元件及其應(yīng)力應(yīng)變示意圖Figure2.3Sliderelementanditsstress-straindiagram理想的滑塊元件的本構(gòu)方程如下：ε={0,當(dāng)(<)不確定，受邊界條件影響,當(dāng)(>)（2.4）式中：ε——表示滑塊元件的應(yīng)變；σ——表示滑塊元件兩端的應(yīng)力；——表示滑塊元件的屈服極限。由上式可以得知，滑塊元件的應(yīng)力應(yīng)變特性如下：當(dāng)其兩端應(yīng)力沒有達(dá)到其屈服極限強(qiáng)度時(shí)，滑塊元件并沒有產(chǎn)生應(yīng)變；但超過屈服極限強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生變形，并且其變形受到邊界條件的影響。

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