深部巷道围岩蠕变的数值模拟

煤矿深部开采时,针对高地应力下岩体蠕变导致的巷道围岩变形问题,分析了围岩变形破坏特征,并结合现场相关地质资料,采用FLAC^3D程序的Burgers蠕变模块,对不同围压条件下巷道围岩蠕变问题进行模拟研究。结果表明：围岩的蠕变存在着初始蠕变和稳定蠕变两个阶段;围岩的蠕变移近量、变形速率和应力均随时间的延长而增大,最终趋于稳定。该研究对高地应力条件下巷道施工有一定指导意义。     

蠕变作用下埋深对结构受荷特征影响分析——以广佛环线东环隧道工程为例

为研究在围岩蠕变作用下不同埋深软岩盾构隧道管片结构的受荷特性,以广佛环线东环隧道工程为背景,利用FLAC~(3D)(fast lagrangian analysis of continua in 3 dimensions)有限差分软件建立了数值分析模型,采用改进的黏弹塑性蠕变本构(burgers-creep viscoplastic model, CVISC),分析了埋深对管片的位移、内力及与围岩的接触压力影响。结果表明:隧道初期开挖之后,顶部围岩沉降,底部发生隆起,考虑围岩蠕变效应后,管片衬砌发生整体沉降,隧道埋深越大,管片体整体沉降越发显著;随隧道埋深的增大,弯矩、轴力与接触压力均逐渐增大。围岩未考虑加速蠕变下,蠕变过程中管片衬砌的内力和接触压力的变化规律基本相同,有衰减蠕变和稳定蠕变两个阶段。     

隧道支护结构蠕变特性试验和非线性蠕变模拟

采用MTS815液压伺服系统对深埋隧道支护结构混凝土试件进行了三轴蠕变试验,分析了支护结构的蠕变特性,依据蠕变曲线特征求出了非线性蠕变参数。建立了考虑深埋隧道施工过程、围岩和支护结构蠕变特性的有限元数值分析模型,分析了围岩和支护结构的蠕变特性,得到了隧道初期支护和二次衬砌的位移特征及其不同位置处的有效应力和最大剪应力特征。隧道支护结构的位移、应力随时间的变化特征与不考虑蠕变效应有较明显的不同,计算位移与实际监测结果基本一致。对于深埋隧道,应该考虑围岩和支护结构的蠕变特性。     

基于修正西原模型与Lade-Duncan准则的隧道围岩蠕变效应研究

为探究软岩隧道围岩变形的蠕变时效性,采用非定常黏滞体对西原模型进行修正。基于Lade-Duncan准则,分析了围岩黏弹性和塑性阶段隧道围岩变形过程,推导得到了隧道围岩黏弹塑性解。以某高速公路隧道为工程研究对象,计算了蠕变时效过程的围岩位移值;并通过现场拱顶沉降监测的方法,实测了隧道围岩的蠕变变形,通过对比理论计算值与现场实测值,验证了理论计算的准确性。理论计算显示,当t=0时,隧道围岩将发生蠕变现象,此时围岩位移值为17.890 mm;当t为常数时,围岩位移随着时间的变化逐渐增大;当t=∞时围岩发生充分蠕变,围岩位移达到极值为26.451 mm。现场监测结果显示,围岩变形第一次稳定拱顶累计变形为19.1 mm,此后进入蠕变阶段,达到第二次稳定拱顶累计变形为29.3 mm。初始蠕变变形的理论计算与实际监测结果之间的误差为6.76%,最终蠕变变形的理论计算与实际监测结果之间的误差为10.77%,两者误差较小,反映了理论计算具有较高的准确度。在理论层面,考虑蠕变效应后围岩变形增加了47.85%;在实际层面,考虑蠕变效应后围岩变形增加了53.4%,皆反映了蠕变效应举足轻重的作用。由此可见,对于软岩隧道在进行支护设计时,必须考虑蠕变效应,避免因后期围岩蠕变效应导致初支失效进而影响隧道的整体稳定性。     

考虑温度效应的板岩隧道围岩蠕变变形规律研究

隧道开挖后,围岩应力重新分布,产生蠕变变形现象,常会引起大变形、塌方、冲击地压等灾害.为解决此问题,进行了0～120 d的围岩位移、温度现场监测试验,预测和评价板岩隧道围岩的长期稳定性.首先,基于监测位移和温度变化规律,建立改进的Harris温度-时间关系表达式;然后,嵌入Heard幂律型蠕变模型,得到一个新的考虑温度...     

水泥加固粉煤灰围岩三轴蠕变试验研究

隧道围岩的蠕变变形关系着其长期安全运营.为保证隧道围岩开挖后的蠕变稳定性,开挖前需使用水泥搅拌桩对粉煤灰软弱地层进行超前加固处理.但目前有关粉煤灰水泥土蠕变特性的研究较为缺乏.采用FLAC3D模拟隧道开挖得到围岩应力状态,基于此对加固后的粉煤灰水泥土围岩,进行室内三轴蠕变试验以研究围岩的蠕变特性.试验结果表明：偏应力载荷作用下,水泥加固后试样与重塑试样蠕变过程具有明显的差异性,加固后试样稳定蠕变阶段速率小于重塑试样,且加固后试样蠕变应变较小,最大可降低96.6%;此外,当偏应力超过试样的长期强度时,重塑试样提前进入蠕变加速阶段,而隧道围岩在经过水泥加固后,隧道各位置围岩的蠕变量同比减小70.2%以上.隧道围岩所受荷载与其长期强度之间的大小关系,决定了围岩的蠕变状态.     

蠕变对坚硬岩体的地应力测量的影响分析

在不同的围岩和应力条件下，尤其是含有多种其它介质夹杂的坚硬围岩，钻进速度对地应力测量有直接影响。一般来说，钻进速度对地应力测量产生影响的主要原因是岩石的蠕变特性。针对不同岩性、不同应力条件下的复杂围岩体，提出了在地应力测量的不同阶段，钻进速度应遵循的原则。     

沥青砂浆粘弹性断裂扩延分析及其断裂特性的推求

以沥青砂浆材料为例,通过薄板的蠕变断裂及单轴拉伸蠕变的试验结果和数据分析,推求出沥青砂浆在不同温度下的断裂特性参数Γ和σｍＩ１。     

TC11钛合金的高温蠕变实验研究

对TC11钛合金在同一温度(550℃)不同应力水平条件下进行了多组蠕变实验,根据有关流变模型建立了积分型蠕变本构方程和微分型应力应变本构关系,并对由蠕变方程推导的理论结果与实验结果的误差进行了分析.     

油膜轴承衬套巴氏合金蠕变有限元分析

通过轧机油膜试验台承载区运行温度测试以及油膜压力计算程序,得到承载区不同位置的温度与压力,并根据蠕变拉伸试验得到Graham方程的蠕变系数。基于ANSYS软件平台,模拟油膜轴承衬套巴氏合金在实际工作条件下的蠕变过程。模拟结果表明:油膜轴承衬套巴氏合金在实际工作条件下发生了蠕变,油膜压力对其蠕变有较大影响,在油膜压力较小区域温度对衬套巴氏合金的蠕变有一定影响;最大蠕变应力发生在油膜压力和温度最大的区域,且其随着半径的增加而逐渐减少。     

蠕变对坚硬岩体的地应力测量的影响分析

在不同的围岩和应力条件下,尤其是含有多种其它介质夹杂的坚硬围岩,钻进速度对地应力测量有直接影响。一般来说,钻进速度对地应力测量产生影响的主要原因是岩石的蠕变特性。针对不同岩性、不同应力条件下的复杂围岩体,提出了在地应力测量的不同阶段,钻进速度应遵循的原则。     

储能飞轮轮毂的蠕变温度特性与蠕变影响

为提高储能飞轮可靠性,并延长寿命,研究了储能飞轮铝合金轮毂的蠕变温度特性。采用宏观唯像分析方法,通过轮毂在不同温度、不同转速下的蠕变实验,拟合了包含应力、时间、温度等变量在内的完整的反映飞轮轮毂在低温条件下(75℃以下)蠕变规律的蠕变方程。并用有限元分析的方法对飞轮轮毂在工作条件下的蠕变过程进行了模拟。分析结果表明,在40℃的高真空环境下以转速5×104r/m in运行的储能飞轮,在20 a的寿命期内可以忽略铝合金材料蠕变因素对其强度和寿命的影响。     

基于一种新型蠕变试验仪的沥青蠕变性能

目的研究温度和应力水平对不同种类沥青蠕变性能的影响规律,促进黏弹性理论及其试验设备与方法在沥青试验测试中的应用.方法利用一种新型蠕变试验仪研究温度和应力水平对5种沥青蠕变总应变、蠕变回复率和蠕变劲度的影响.结果相同应力水平下,随着温度的升高5种沥青的蠕变总应变不断增大,蠕变回复率逐渐减小,蠕变劲度不断减小;20℃较低应力水平下,蠕变总应变与应力水平近似成直线关系,多数沥青的蠕变回复率随着应力水平的增加不断减小,各应力水平下的蠕变劲度曲线基本相同.结论添加SBS和橡胶粉改性剂可以有效减小沥青的总应变,并且提高弹性变形的比例,老化过程可以很大程度的改变沥青的蠕变性能,添加再生剂可以恢复沥青的黏弹性质;在双对数坐标轴下,5种沥青的蠕变劲度与时间具有比较好的线性关系,幂函数能够很好地表征沥青蠕变劲度与时间的关系.     

软岩蠕变特性的数值分析

为了对高应力条件下岩石的变形特性进行准确的预测和预报,根据软岩蠕变特征,基于伯格(M-K)蠕变模型,考虑材料的粘弹性应力偏量特性与弹塑性体积变化特性,假定粘弹性和塑性应变分量经串联方式共同作用,建立了软岩蠕变特性的数值模型,并对Ⅴ类围岩的蠕变特性进行了数值模拟。结果表明,在高应力条件下,蠕变使围岩变形加剧,且蠕变变形随主应力差的增加而增大。     

高地应力作用下巷道围岩蠕变的ANSYS仿真计算

为了研究高地应力作用下巷道围岩的蠕变规律,利用ANSYS强大的非线性蠕变计算功能,对深部围岩巷道进行模拟,建立几何模型以及蠕变模型,并利用实验测得的岩石力学参数,通过ANSYS软件计算,一方面验证非线性流变理论,另一方面找出深部蠕变的一些规律,与试验结果进行比较分析。结果表明:用ANSYS进行土力学、基础工程学和岩体力学领域的计算、分析,精度非常高,对于实际深部开采有一定的指导意义。     

沥青混合料小梁蠕变试验与数值分析

蠕变性能是评价沥青混合料的重要指标之一.利用三分点小梁弯曲试验对沥青混合料的蠕变性能进行研究,探讨加载水平对蠕变曲线的影响.通过对试验蠕变曲线的拟合,获取沥青混合料的粘弹性参数,利用有限元方法对沥青混合料小梁的弯曲蠕变试验进行数值模拟,得出不同温度及不同荷载条件下沥青混合料小梁蠕变规律,并与试验结果进行比较.研究表明,同一温度下,随着应力水平的增大,永久变形会随之增大,且稳定期应变发展速率也会增大;粘弹性数值分析结果与试验结果吻合良好,可以反映沥青混合料蠕变前2个阶段的变形特征.     

基于P91钢的蠕变损伤模型比较

利用P91钢在853K、893K温度条件下的单轴蠕变拉伸试验数据,结合KachanovRabotnov蠕变损伤模型、Liu and Murakami蠕变损伤模型和双曲正弦损伤蠕变模型对其进行蠕变损伤行为和蠕变寿命分析。结果表明,在853,893K温度下对P91钢的蠕变损伤行为及蠕变寿命进行评估和预测时,双曲正弦蠕变模型与试验结果吻合程度最好,Liu and Murakami蠕变模型次之,Kachanov-Rabotnov模型精度一般。     

考虑击实温度的可回收沥青路面材料直剪蠕变试验

为研究不同施工温度下作为路基填料的可回收沥青路面(RAP)材料的蠕变特性,针对沥青成分具有黏附性和温度敏感性的特点,开展了击实温度为0℃和50℃时RAP试样的直剪试验和蠕变试验.直剪试验结果表明:相同击实温度下,竖向应力越高,抗剪强度越大,达到峰值剪应力对应的剪应变越大;抗剪强度指标随击实温度升高而增加.直剪蠕变试验结果表明:相同剪应力比下,击实温度越高,蠕变破坏时间越长;相同击实温度下,竖向应力越大,蠕变破坏时间越长;临界剪应力比随击实温度升高呈线性增加.通过揭示3个参数经验蠕变模型中各参数随击实温度的定量变化规律,建立考虑击实温度影响的修正蠕变模型.工程应用中建议在夏季施工,以提高击实温度,从而增加临界应力比,提高抗蠕变性能.     

密封材料工业纯钛TA2中低温压缩蠕变行为

对工业纯钛TA2在不同温度以及不同压力下进行压缩蠕变实验,分析了工业纯钛TA2压缩稳态蠕变以及压缩瞬时蠕变行为,研究发现工业纯钛TA2在低温低应力条件下存在蠕变饱和现象。通过对蠕变数据分析计算得到TA2在353～523 K之间的蠕变激活能Qc=30 k J/mol,且稳态蠕变速率6)εs与应力σ之间满足幂律方程;运用一级动力学反应理论求得不同条件下工业纯钛TA2压缩瞬时蠕变参数,并建立了瞬时蠕变参数与稳态蠕变速率的关系。     

基于蠕变时效交互作用机理的2219铝合金统一本构建模

在不同的时效温度和试验应力条件下,对2219铝合金开展蠕变时效行为研究。随后,分别对蠕变试样进行力学性能测试和透射电镜观察,以获得该合金在蠕变时效过程中的力学性能演变规律和析出相演变规律;进一步查明材料蠕变量、析出相特征尺寸与力学性能的关系。在此基础上,建立基于成形成性耦合作用机理的2219铝合金蠕变时效本构方程,采用粒子群算法(POS)对方程中的材料常数进行拟合,并将蠕变应变和屈服强度的拟合结果与试验结果进行对比。研究结果表明:试验应力、时效温度和时效时间都会对2219铝合金的蠕变行为产生重要影响;通过提高试验应力或时效温度,可以缩短蠕变第二阶段的时间,加速蠕变第三阶段(蠕变破坏阶段)的到来。蠕变应变和屈服强度的拟合结果的相对误差分别为2.70%和0.70%。基于成形成性耦合作用机理的铝合金蠕变时效统一本构方程能够较好地反映蠕变与时效形性演变规律。