黏土蠕变非线性特性及其分数阶导数蠕变模型

作     者：任鹏 王鹏 张华 唐印 REN Peng;WANG Peng;ZHANG Hua;TANG Yin

作者机构：四川省建筑科学研究院有限公司成都610081 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学)成都610059 成都大学建筑与土木工程学院成都610106 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2020年第37卷第9期

页      面：153-160,207页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：四川省科技计划资助项目(2019YJ0551) 四川省华西集团资助项目(HXKX20181030,HXKX20171009) 

主　　题：土力学 蠕变模型 黏土非线性 分数阶导数 Harris函数 非线性元件 

摘      要：针对黏土蠕变的非线性性质,以成都黏土为研究对象展开蠕变试验,发现黏土变形包括瞬时弹性变形、衰减蠕变变形、稳态蠕变变形和加速蠕变变形;黏土长期弹性模量随时间和应力的增加非线性软化;黏滞系数随应力的增加非线性软化,随时间的增加非线性硬化。基于流变学理论、分数阶微积分理论和Harris衰减函数,分别构建了分数阶导数元件、非线性弹性元件和非线性黏滞元件,从而建立了形式简单、参数较少和概念清晰的非线性分数阶导数蠕变模型。将非线性分数阶导数蠕变模型和Burgers蠕变模型进行对比拟合分析,发现非线性分数阶导数蠕变模型各阶段的拟合结果更好,对黏土非线性蠕变的描述更合理,可准确地反映黏土蠕变全过程,表明了所建立非线性分数阶导数蠕变模型的科学合理性。