温度-应力耦合作用下深部盐岩蠕变损伤模型
张胜利1
徐素国2
肖宁3
李静2
李超2
1.太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024;山西省交通科技研发有限公司,山西太原 0300322.太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 0300243.太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024;太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024
摘要：随着我国盐岩储库工程的兴建,浅部适宜矿床逐渐利用殆尽,盐岩储库向深部发展成为必然趋势.为了研究深部盐岩储库实际运营过程中,围岩在三向地应力和温度耦合作用下的蠕变损伤特征,进行了不同温度和应力耦合作用下深部盐岩的三轴蠕变试验.考虑温度和应力对深部盐岩蠕变损伤的影响,认为温度损伤伴随蠕变全过程,所处应力状态达到屈服极限时应力损伤开始发挥作用,且温度和应力与损伤变量之间分别满足Weibull分布和负指数函数的关系.引入分数阶Abel黏壶改进西原正夫模型,建立了一种新的考虑温度-应力耦合效应的黏弹塑性蠕变损伤模型.该模型不仅形式简单,且每个参数都有明确的物理意义,方便模型在数值计算和工程实践中的应用.结果表明:深部盐岩的稳态蠕变率是偏应力和温度的函数,拟合出稳态蠕变应变率本构方程中材料参数A=32.39 MPa-4.83/h、激活自由能Q=7.84×104 kJ/mol、蠕变应力指数n=4.83;不同温度和应力下的黏弹塑性蠕变损伤模型的理论解析解与对应试验数据有良好的吻合度,验证了模型的正确性和精确度.通过蠕变损伤模型各力学元件拟合参数结果验证了温度和应力对岩石蠕变性能的影响规律,证明了所建模型的合理性.所建模型不仅可以精确表征岩石的衰减和稳态蠕变阶段,也能较好地描述加速蠕变阶段的变形特性.
关键词：深部盐岩储气库TM耦合蠕变损伤模型拟合参数
分类号：TE972(石油机械设备与自动化)
资助基金：国家自然科学基金(52374134)山西省自然科学基金资助项目(202203021221082)
论文发表日期：2024-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 3425-3438 )
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