吉林大学学报(地球科学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (1): 231-241.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230153

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

水化-冻融耦合条件下大理岩蠕变损伤本构模型

赵越1,2，司运航1，张译丹3，赵京禹3   

  1. 1.辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新 123000
    2.辽宁工程技术大学创新实践学院，辽宁 阜新 123000
    3.辽宁省化工地质勘查院有限责任公司，辽宁 锦州 121000
  • 收稿日期:2023-06-23 出版日期:2024-01-26 发布日期:2024-03-11
  • 作者简介:赵越（1995-），男，副教授，博士，主要从事地质资源与地质工程方面的研究，E-mail: zhaoyue9501@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目（51774165）；中国科协青年托举工程项目（2023QNRC001）；2023年度辽宁省教育厅基本科研项目（青年项目）（JYTQN2023212））；辽宁省经济社会发展研究课题（2024lslqnrckt-017，2024lslybwzzkt-002）

Creep Damage Constitutive Model of Marble Under Hydration Freeze-Thaw Coupling#br#

Zhao Yue1,2，Si Yunhang1 ，Zhang Yidan3，Zhao Jingyu3   

  1. 1.  Mining Institute, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, Liaoning, China
    2. College of Innovation and Practice, Liaoning Technical University,Fuxin 123000, Liaoning, China
    3. Chemical Geological Prospecting Institute of Liaoning Province Co. Ltd., Jinzhou 121000, Liaoning, China
  • Received:2023-06-23 Online:2024-01-26 Published:2024-03-11
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China (51774165)， the Young Elite Scientists Sponsorship Program by CAST （2023QNRC001），the Basic Scientific Research Project of Liaoning Provincial Department of Education in 2023 (Youth Project) (JYTQN2023212) and the Economic and Social Development Research Project of Liaoning Province (2024lslqnrckt-017, 2024lslybwzzkt-002)

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摘要： 为描述岩石在水化-冻融耦合条件下的蠕变特性，以大理岩为试验对象，分别开展酸性、碱性、中性溶液与不同冻融循环条件下的单轴压缩蠕变及核磁共振试验，分析T2（弛豫时间）谱分布和蠕变试验结果，并进行耦合损伤演化，得到一个新的考虑水化-冻融与应力耦合的蠕变损伤本构模型。结果表明：1）大理岩T2谱表现为三个谱峰，岩石以大孔径孔隙为主。2）冻融循环作用促进大理岩孔隙发育，不同溶液环境对孔隙发育影响从大到小的关系为酸性、碱性、中性。3）分别构建水化-冻融和受荷损伤变量，从而建立耦合损伤变量。基于大理岩蠕变特性，确定蠕变基础模型，进行耦合损伤演化，得到新的水化-冻融耦合条件下的大理岩蠕变损伤本构模型。4）新建模型模拟大理岩三种溶液冻融循环50次的的平均R2达0.985 4，远高于基础模型平均R2（0.919 4），说明本文新建模型对三种岩石蠕变数据辨识效果更好。

关键词: 水化-冻融, 大理岩, 核磁共振, 蠕变, 损伤, 本构模型

Abstract: To describe the creep characteristics of rocks under hydration freeze-thaw coupling conditions, uniaxial compression creep and nuclear magnetic resonance tests were conducted on marble under acidic, alkaline, neutral solutions and different freeze-thaw cycle conditions. T2 spectrum distribution and creep test results were analyzed, and coupled damage evolution was carried out. Finally, a new creep damage constitutive model considering the coupling of hydration freeze-thaw and stress was obtained. The results show that: 1) The T2 spectrum of marble exhibits three peaks, and pore in the rock is mainly composed of large size pores. 2) The freeze-thaw cycle promotes the development of pores in marble, and the influence degree of different solution environments on pore development from high to lower is acidic, alkaline, and neutral. 3) The hydration freeze-thaw and load damage variables were constructed to establish a new creep damage constitutive model of marble under the coupling conditions of hydration freeze-thaw. 4) The average R2 of 50 freeze-thaw cycles of three different solutions of marble simulated by a new model is 0.985 4, while the average R2 of the basic model is only 0.919 4.

Key words: hydration freezing-thaw, marble, nuclear magnetic resonance, creep, injury, constitutive model

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[1] 任思远, 倪万魁, 陈军廷, 拓文鑫, 杨珍珍. 基于分数阶理论的软泥岩一维次固结蠕变模型[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(1): 242-252.
[2] 柴少波, 宋浪, 周炜, 付晓东, 周永强.

水岩作用对充填节理岩石劣化的影响 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(5): 1510-1520.
[3] 赵越, 李磊, 闫晗, 肖万山, 苏艳军. 水化-冻融耦合作用下大理岩单轴蠕变力学特性[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(4): 1195-1203.
[4] 田宝凤, , 孙士聪, 刘隆昌, 蒋川东, .

基于局部均值分解的地面核磁共振信号包络提取方法 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(3): 766-774.
[5] 王付勇, 程辉. 鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩孔喉结构与油藏物性表征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2020, 50(3): 721-731.
[6] 李勇, 陈世加, 尹相东, 何清波, 苏恺明, 肖正录, 邱雯, 何鑫. 储层中固体沥青研究现状、地质意义及其发展趋势[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2020, 50(3): 732-746.
[7] 侯伟, 赵天天, 张雷, 熊先钺, 许浩, 巢海燕, 张伟, 王伟, 张慧. 基于低场核磁共振的煤储层束缚水饱和度应力响应研究与动态预测——以保德和韩城区块为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2020, 50(2): 608-616.
[8] 高红梅, 兰永伟, 周莉, 孟丽岩. 温度作用下缺陷花岗岩热损伤:以甘肃北山缺陷花岗岩为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(6): 1795-1802.
[9] 庞振宇, 赵习森, 孙卫, 党海龙, 任大忠, 解伟. 致密气藏成藏动力及成藏模式——以鄂尔多斯盆地L区块山1储层为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(3): 674-684.
[10] 尹崧宇, 赵大军, 周宇, 赵博. 超声波振动下非均匀岩石损伤过程数值模拟与试验[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(2): 526-533.
[11] 年廷凯，余鹏程，柳楚楠，陆淼嘉，刁美慧. 吹填粉砂土固结蠕变试验及模型[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(3): 918-924.
[12] 于向前，赵义平，王明新，刘迪，王文婷，汪馨竹. 音频大地电磁法与核磁共振法结合划分含水层的试验[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(1): 350-358.
[13] 张虎, 张建明, 苏凯, 刘世伟. 高温-高含冰量冻土原位旁压蠕变试验[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(6): 1950-1957.
[14] 熊良宵，李天斌，杨昌斌，虞利军. 层状岩体单轴和双轴压缩蠕变特性的数值试验[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(5): 1539-1548.
[15] 徐仲元,范志伟,刘正宏,李世超,王挽琼,张超,马越,王英男. 内蒙集宁地区孔兹岩系中大理岩的形成时代----长英质片麻岩中LA-ICP-MS锆石U-Pb测年的证据[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(3): 809-819.
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[1] 程立人,张予杰,张以春. 西藏申扎地区奥陶纪鹦鹉螺化石[J]. J4, 2005, 35(03): 273 -0282 .
[2] 李 秉 成. 陕西富平全新世古气候的初步研究[J]. J4, 2005, 35(03): 291 -0295 .
[3] 和钟铧,杨德明,王天武,郑常青. 冈底斯带巴嘎区二云母花岗岩SHRIMP锆石U-Pb定年[J]. J4, 2005, 35(03): 302 -0307 .
[4] 纪宏金,孙丰月，陈满,胡大千，时艳香，潘向清. 胶东地区裸露含金构造的地球化学评价[J]. J4, 2005, 35(03): 308 -0312 .
[5] 初凤友，孙国胜，李晓敏，马维林，赵宏樵. 中太平洋海山富钴结壳生长习性及控制因素[J]. J4, 2005, 35(03): 320 -0325 .
[6] 李斌，孟自芳，李相博，卢红选，郑民. 泌阳凹陷下第三系构造特征与沉积体系[J]. J4, 2005, 35(03): 332 -0339 .
[7] 旷理雄，郭建华，梅廉夫，童小兰，杨丽. 从油气勘探的角度论博格达山的隆升[J]. J4, 2005, 35(03): 346 -0350 .
[8] 王谦，吴志芳, 张汉泉,莫修文. 随机分形在刻划储层非均质特性中的应用[J]. J4, 2005, 35(03): 340 -0345 .
[9] 李雪平，唐辉明. 基于GIS的分组数据Logistic模型在斜坡稳定性评价中的应用[J]. J4, 2005, 35(03): 361 -0365 .
[10] 杨晓平,李仰春,柳 震, 汪 岩,王洪杰. 黑龙江东部鸡西盆地构造层序划分与盆地动力学演化[J]. J4, 2005, 35(05): 616 -621 .
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