热-力耦合作用下砂质泥岩的单轴蠕变特性及本构方程研究

曹孟涛^1,2，武鹏飞^1,2

1. 太原理工大学矿业工程学院2. 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室

摘 要：为了研究深部地下工程的稳定性,以砂质泥岩为研究对象,采用YDY-100高温单轴蠕变机开展了恒定应力（60%σ_c）、不同温度（25℃、50℃、100℃、150℃）条件下100d的蠕变试验,并引入温度对蠕变特征参数的影响,建立了改进型Burgers模型。研究结果表明:在低温作用下,砂质泥岩呈黏性固体特征,但随着温度的升高,其逐渐呈现黏性流体特征,蠕变特征更加明显,具体表现为:随着温度的升高,瞬态蠕变阶段的历经时间、蠕变应变增量逐渐增加,稳态蠕变率呈指数增加趋势;25℃时,砂质泥岩稳态蠕变率为4.23e^-6/d,而在50℃、100℃、150℃温度作用下,砂质泥岩的稳态蠕变率分别增加到5.34e^-6/d、1.16e^-5/d、3.96e^-5/d,分别为25℃条件下的1.26倍、2.47倍、9.36倍;改进型Burgers模型能够较好地拟合不同温度条件下砂质泥岩的蠕变特征,拟合结果表明,弹性模量E₁随着温度增加而线性减小,弹性模量E₂、黏性系数η₁、η₂随着温度增加而非线性减小。

关键词：砂质泥岩;热力耦合;蠕变;Burgers模型;