锦屏水电站大理岩卸荷条件下的流变试验及本构模型研究

以雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞大理岩为研究对象,采用不同轴压方案下恒轴压、逐级卸围压的应力路径开展室内流变试验。试验表明,在由卸围压产生的偏差应力作用下,大理岩轴向及侧向均表现出一定的流变行为。在低偏应力水平下,主要表现为衰减蠕变阶段和稳定蠕变阶段,一旦围压卸荷至破坏级别时,变形突然加速,进入加速蠕变阶段而破坏。试验还表明,卸荷条件下的流变长期强度明显小于相应围压下的三轴压缩强度。在对流变试验数据进行深入分析基础上,以残差平方和为目标函数,利用嵌入Levenberg-Marquardt算法的最小二乘法(LM-NLSF法)对Burger’s流变模型参数进行了优化辨识。经比较,计算曲线与试验点拟合性较好,说明该流变本构模型能较好的反映出锦屏大理岩在卸荷条件下的衰减蠕变阶段和稳定流变特性,并验证了建立的Burger’s流变模型的正确性和合理性。通过模型参数与应力水平的相关性研究表明,瞬时弹性模量随着偏应力水平的增加总体上呈降低趋势且逐渐趋于一定值,而粘滞系数有一个先增加后突然跌落的过程。