一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法与流程

技术特征：
1.一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，构建改进maxwell模型，并确定改进maxwell模型的参数；步骤二，将岩石单轴压缩蠕变试验的蠕变参数代入改进maxwell模型中粘滞系数随时间变化的函数表达式，并根据该函数表达式将粘滞系数随时间的变化规律曲线与对应轴向应力下的岩石蠕变曲线绘制在双纵轴坐标系中；步骤三，在岩石蠕变曲线上确定衰减蠕变结束点a，过a点作一条垂直线，该垂直线与粘滞系数随时间的变化规律曲线的左半部分相交于b点；步骤四，过b点作一条水平线，该水平线与粘滞系数随时间的变化规律曲线的右半部分相交于c点，c点对应的时间即为岩石加速蠕变起始时间。2.根据权利要求1所述的一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法，其特征在于，步骤二中，绘制粘滞系数随时间的变化规律曲线与对应轴向应力下的岩石蠕变曲线的双纵轴坐标系中有一条横轴和两条纵轴，横轴为时间轴，纵轴为应变轴和粘滞系数轴。3.根据权利要求1所述的一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法，其特征在于，步骤三中，衰减蠕变结束点a为岩石衰减蠕变阶段和稳态蠕变阶段的分界点，a点之前岩石处于衰减蠕变阶段，a点之后岩石处于稳态蠕变阶段。4.根据权利要求1所述的一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法，其特征在于，步骤四中，b点和c点的粘滞系数相同，b点和c点对应的时间不同。5.根据权利要求1所述的一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法，其特征在于，步骤一中，构建改进maxwell模型的具体方法如下：第一步，采用单级加载方式，对岩石试件开展不同轴向应力σ1、σ2…
σ
i-1
、σ
i
作用下的单轴压缩蠕变试验，获得岩石在对应轴向应力下的蠕变曲线，其中σ1＜σ2＜
…
＜σ
i-1
＜σ
i
；第二步，根据出现加速蠕变的岩石单轴压缩全过程蠕变曲线，计算岩石在不同时间时的蠕变速率，并绘制岩石蠕变速率随时间的变化规律曲线；第三步，假设岩石蠕变速率符合元件组合蠕变模型中粘性元件的本构方程，根据岩石蠕变速率随时间的变化规律曲线和粘性元件的本构方程，推测岩石蠕变全过程中的粘滞系数随时间的变化规律，并确定粘滞系数随时间变化的函数表达式；第四步，以粘滞系数随时间变化的函数表达式建立改进maxwell模型的本构方程；第五步，对改进maxwell模型的本构方程进行积分，并结合kachanov蠕变损伤定律，获得改进maxwell模型的蠕变方程。6.根据权利要求1所述的一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法，其特征在于，步骤一中，根据岩石单轴压缩蠕变试验结果，确定改进maxwell模型的参数。7.根据权利要求5所述的一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法，其特征在于，第三步中，粘滞系数随时间变化的函数表达式为：式中：t为时间，η
fn
(t)为t时刻时的岩石粘滞系数，t
f
为岩石蠕变破坏时间，m、n、η
fn
均为材料参数。8.根据权利要求5所述的一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法，其特征在于，步骤四中，改进maxwell模型的本构方程为：
其中，为轴向应力随时间的变化速率，e为岩石的弹性模量，t为时间，η
fn
(t)为t时刻时的岩石粘滞系数，t
f
为岩石蠕变破坏时间，m、n和η
fn
均为材料参数。9.根据权利要求8所述的一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法，其特征在于，岩石的弹性模量e、材料参数m、材料参数n和材料参数η
fn
的变化规律分别满足下式：e(σ)＝a1exp(-b1σ)m(σ)＝a3exp(b3σ)n(σ)＝a4exp(b4σ)其中，a1、b1、a2、b2、a3、b3、a4和b4均为拟合参数。10.根据权利要求5所述的一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法，其特征在于，步骤五中，kachanov蠕变损伤定律为：改进maxwell模型的蠕变方程为：其中，a和v均为模型参数。

技术总结
本发明公开了一种岩石单轴压缩加速蠕变起始时间的预测方法，本发明根据岩石单轴压缩蠕变试验结果，确定改进Maxwell模型的参数；将粘滞系数随时间的变化规律曲线与对应轴向应力下的岩石蠕变曲线绘制在双纵轴坐标系中，确定衰减蠕变结束点A，过A点作垂直线，垂直线与粘滞系数随时间的变化规律曲线相交于B点；过B点作水平线，水平线与粘滞系数随时间的变化规律曲线相交于C点，C点对应的时间即为岩石加速蠕变起始时间。本方法通过改进Maxwell模型能够准确预测岩石单轴压缩加速蠕变起始时间，实现了对岩石加速蠕变起始时间的准确预测，能够在岩石加速蠕变时提前预警，大大降低了了围岩坍塌对人民生命财产危害的发生。坍塌对人民生命财产危害的发生。坍塌对人民生命财产危害的发生。


技术研发人员：王军保 王晓鹏 张玉伟 宋战平 冯世进 王彤 姜恒坤
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：2021.11.10
技术公布日：2022/2/18