低溫下巖土體非整數(shù)階元件組合蠕變模型研究.pdf

1、不同的巖土體在不同的環(huán)境下，其蠕變特性不盡相同，很多學(xué)者已經(jīng)在軟巖土和巖石領(lǐng)域做了大量的土工力學(xué)試驗(yàn)和總結(jié)，例如黏土、黃土等，多集中在巖土的抗壓穩(wěn)定性和流變性方面，運(yùn)用的方法和理論也是千差萬別，但受制于理論模型的選用及優(yōu)化處理的復(fù)雜性，在凍結(jié)泥巖、硅藻泥巖等的蠕變研究方面，特別是模型的構(gòu)造及參數(shù)的優(yōu)化處理上還存在著一定的研究余地，正因于此，為了得到一種能夠更加精確描述東北地區(qū)深層凍結(jié)巖土體的蠕變特性規(guī)律的西原蠕變模型，特選取了該地區(qū)具有

2、代表性的巖土試樣——泥巖、硅藻泥巖作為分析對象，鑒于其在現(xiàn)場復(fù)雜的環(huán)境（主要考慮低溫）及地質(zhì)條件下將會產(chǎn)生預(yù)想不到的蠕變變形，分析其受溫度、荷載、土質(zhì)類別以及時間等因子的影響顯得尤為重要。
　　合理的巖土本構(gòu)關(guān)系是應(yīng)該建立在大量的有針對性的蠕變試驗(yàn)基礎(chǔ)之上，結(jié)合必要的元件模型理論以及引入新的算法和分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)理論，建立特定元件模型來研究和分析其力學(xué)性質(zhì)。利用自行研制的凍土試驗(yàn)機(jī)對試樣在三種溫度水平(-5℃、-10℃、-15℃)和三種

3、加載系數(shù)(0.3、0.5、0.7)下展開強(qiáng)度和蠕變試驗(yàn)，分析其與各種環(huán)境因子的影響并進(jìn)行相應(yīng)蠕變模型的擬合比較，進(jìn)而得到適用的模型參數(shù)。
　　以整數(shù)階西原蠕變模型為基礎(chǔ)，選取改進(jìn)的模擬退火優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化處理，得到分?jǐn)?shù)階西原蠕變模型，該模型的參數(shù)具有易處理的特點(diǎn)，形式相對簡單，具有一定的統(tǒng)一性。通過對比整數(shù)階西原蠕變模型和優(yōu)化后的分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)西原蠕變模型，可以發(fā)現(xiàn)后者在蠕變模擬的全階段都具有很高的相關(guān)性，特別是在模擬曲線的拐點(diǎn)附近。