现代矿业 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (10): 105-109,114.
李鹏辉1,2 刘晓莹3 初晶晶1
摘要: 为了更准确地了解泥质粉砂岩在冻结状态下的蠕变特性,为冻结法施工建设提供坚实 可靠的理论基础,对泥质粉砂岩展开 3种温度下的无侧限抗压强度试验及 2种加载等级下的蠕变试 验。通过将分数阶微分理论引入Abel黏壶,继而建立了分数阶Burgers模型,并与整数阶模型进行对 比。结果表明:在无侧限抗压强度试验中,随着温度的降低,岩石的峰值应力逐渐增大,其强度显著 提升,低温下的试样在破坏时呈现出更加明显的脆性特征。在蠕变试验中,泥质粉砂岩的试验曲线 可分为快速与稳定蠕变2个阶段,快速蠕变阶段应变迅速增长,占总应变的90%左右,初始应力的快 速响应使得应变曲线在加载初期陡升;随着时间的推移,曲线逐渐变得平缓并进入稳定蠕变阶段,应 变在该阶段几乎保持不变,稳定应变随着冻结温度的降低或加载等级的提高而提高。通过构建基于 R-L分数阶积分的Abel黏壶并引入Burgers模型,建立了能描述不同加载等级和不同冻结温度下的整 数阶与分数阶Burgers模型。对模型参数进行反演可得,整数阶模型的拟合优度仅有0.918,分数阶模 型的拟合优度达到0.998,拟合结果与试验曲线几乎完全重合,且模型参数意义清晰,方便实际工程中 的直接应用。研究为岩石工程长期稳定性提供理论基础。