时效劈裂模型的力学特性介绍

流变组合模型各元件满足下式

式中 σ，ε——模型总的应力和应变；

σ_a1，σ_a2，σ_a3，σ_a4——虎克体、劈裂塑性体、村山体以及Bingham体部分的 应力；

ε_a1，ε_a2，ε_a3，ε_a4——虎克体、裂隙塑性体、村山体以及Bingham体部分的应变；

E₀，E₁和η₁，η₂——材料的弹性和黏性参数；

σ_s1——劈裂裂隙张开效应的应力门槛值；

σ_s2——围岩出现劈裂时效性时的门槛值；

σ_s3——岩石的长期强度；

σ_x——洞室x方向应力值；

μ——裂纹表面的摩擦系数；(www.xing528.com)

L——形成劈裂裂缝的长度；

θ——初始裂纹与最大主应力的夹角；

K_IC——I型裂纹的断裂韧度；

χ，c₀，l₀，E，α，β——跟岩体相关的参数。

根据式（8-10），可以得到模型相应的时效劈裂本构方程：

1）当σ_z＜σ_s1时，模型中只有第一部分元件虎克体起作用，处于弹性阶段，本阶段相应的本构方程为

2）当σ_s1≤σ_z＜σ_s2时，模型中第一部分元件虎克体和第二部分元件劈裂塑性体共同起作用，此时围岩裂缝处的应力大于围岩的劈裂现象门槛值，围岩中的微观裂隙汇集成平行洞室边墙方向的劈裂裂缝，出现劈裂现象，此时相应的本构方程为

3）当σ_s2≤σ_z＜σ_s3时，模型中第一部分虎克体、第二部分劈裂塑性体以及第三部分村山体共同起作用，根据组合模型的蠕变特性，可以得到此时围岩劈裂时效性现象对应的本构方程为

4）当σ_z≥σ_s3时，模型中的四个部分：虎克体、劈裂塑性体、村山体以及Bingham体均起到作用，根据组合模型蠕变特性，此时深部洞室围岩的时效劈裂现象对应的本构方程为