伯格斯模型参数调试与岩石蠕变特性颗粒流分析

杨振伟，金爱兵，周 喻，严 琼，王 凯，高玉娟

（1.北京科技大学 土木与环境工程学院，北京 100083；2.北京大学 前沿交叉学科研究院，北京 100083）

1 引 言

岩石的力学特性不仅表现出弹性和塑性，还具有与时间相关的性质——流变特性。随着地下工程规模的不断扩大以及深度的逐渐增加，岩石蠕变效应越来越明显，对于蠕变特性的研究也越来越受到重视。Burgers模型是常用的流变模型之一，可以反映岩石的黏弹性，很多学者在Burgers模型的基础上做了改进研究[1－2]。

室内蠕变试验主要集中在单轴蠕变试验[3]和不同围压下的三轴蠕变试验[4－11]。熊良宵等[12]对Burgers模型进行了修正，并将之用于蠕变试验的拟合分析。但室内试验往往具有操作费时费力、载荷加载时间长、试验费用高等缺点。

近年来，许多学者通过数值模拟的方法进行岩石流变特性的研究[13－14]。Sharifzadeh等[15]在室内三轴蠕变试验的基础上，研究了岩体的蠕变特性对于隧道变形的影响，并在有限差分程序FLAC中用Burgers模型进行模拟；张志沛等[16]利用三维有限差分程序(FLAC3D)中的Burgers模型对不同形状的试样进行了蠕变特性模拟分析。

上述模拟和计算均建立在连续介质理论的基础上，而岩石由于长期的地质作用和复杂自然环境的影响，存在着明显的不连续区域和不同程度的缺陷。此时，采用连续介质理论的数值分析方法对岩体进行分析存在一些不足。由Cundall[17]提出的颗粒流法及PFC程序是求解非连续介质力学问题的一个重要数值分析方法。该程序将介质离散为大量的小颗粒单元，并通过颗粒之间的相互作用去描述、研究非连续岩石材料的力学特性。……