基于湿度场理论的岩石膨胀本构模型研究

刘跃东^1,2,3，姜鹏飞^1,2

1. 煤炭科学研究总院开采设计研究分院2. 天地科技股份有限公司开采设计事业部3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院)

摘 要：针对现有膨胀本构模型的局限性,基于湿度场理论和膨胀性试验,分析侧限自由膨胀和有荷膨胀的膨胀率,推导的本构模型具有理论基础,其中的参数变量具有物理意义。研究结果表明:膨胀本构模型中应变与应力的对数和应力的线性组合呈负相关的函数关系,当轴向应力较小时近似采用对数函数拟合,轴向应力较大时近似采用线性函数拟合;膨胀岩的吸水率与轴向应力呈负对数函数关系;拟合的本构模型中相关系数达0.97,说明此本构模型对相关数据拟合具有较好的一致性,研究结果可为三维膨胀理论提供指导。

关键词：湿度场;膨胀本构模型;侧限;膨胀率;