基于循环加载-卸载蠕变实验的砂岩强化-弱化耦合流变模型

《Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures》：Strengthening–Weakening Coupled Rheological Model for Sandstone Based on Cyclic Loading–Unloading Creep Experiments

通过循环加载-卸载试验和应变分解法，揭示了孔隙砂岩在不同应力状态下的瞬时、粘弹性和粘塑性应变演化规律，发现轴向应力低于长期强度时弹性与粘弹性刚度增强，粘塑性变形收敛；应力升高时发生刚度增强-减弱过渡。据此构建含强化-弱化效应的流变模型，经参数优化后复现总蠕变曲线，与实验数据吻合良好，验证模型有效性。

　　

摘要

蠕变建模和参数识别一直是岩石力学中的关键问题。在本研究中，对多孔砂岩进行了循环加载-卸载蠕变试验。通过应变分解，揭示了不同应力状态下瞬时应变、粘弹性应变和粘塑性应变的演变特性，并观察到了岩石变形中的强化和弱化效应。当轴向应力低于长期强度时，砂岩的弹性和粘弹性刚度都会增强，而粘塑性变形则趋于收敛。随着应力的增加，岩石经历了刚度增强-弱化的转变。基于这些发现，我们提出了一个包含强化-弱化效应的流变模型，并根据分解后的蠕变应变进行了参数优化。利用该综合流变模型和优化后的参数，再现了砂岩的整体蠕变应变曲线。理论曲线与实验数据吻合良好，从而证明了结果的合理性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。