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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