1.硬岩冻融损伤长期变形模型的构建方法,其特征在于,包括:对岩石试样进行不同冻融循环次数的冻融循环试验,不同冻融循环次数指代每个岩石试样的冻融循环次数不完全相同;采用单轴压缩试验获取不同冻融循环次数的岩石试样的瞬时冻融损伤变量;采用单轴蠕变试验获取不同冻融循环次数的岩石试样的长期冻融损伤变量;根据胡克体、卡尔文体,非线性粘塑性体、摩尔库伦体、瞬时冻融损伤变量和长期冻融损伤变量,构建引入冻融的硬岩流变损伤本构模型:当σ<σ s 时,硬岩流变损伤本构模型为:当σ≥σ s 时,且t≤t s 时,硬岩流变损伤本构模型为:当σ≥σ s 时,且t>t s 时,硬岩流变损伤本构模型为:其中,σ为t时刻岩石试样所对应的应力, 为σ的一阶导数, 为σ的二阶导数;σ s 为岩石试样的蠕变屈服强度;ε为t时刻岩石试样所对应的应变, 为ε的一阶导数, 为ε二阶导数;E 0 为岩石试样的瞬时弹性系数,E 1 为岩石试样的弹性模量;η 1 为岩石试样稳定蠕变所对应的粘滞系数,η 2 为岩石试样加速蠕变所对应的粘滞系数;n为待定试验参数;t s 为加速流变发生的初始时刻;t 0 为单位参考时间;D F 为瞬时冻融损伤变量;D c 为长期冻融损伤变量;采用Laplace及Laplace逆变换对硬岩流变损伤本构模型求特解,得到硬岩冻融损伤长期变形模型:其中,σ 0 为岩石试样的长期荷载。
2.根据权利要求1所述的硬岩冻融损伤长期变形模型的构建方法,其特征在于,所述采用单轴压缩试验获取不同冻融循环次数的岩石试样的瞬时冻融损伤变量进一步包括:采用单轴压缩试验得到不同冻融循环次数岩样所对应的应变随应力的变化数据及应变随时间的变化数据;根据应变随应力的变化数据及应变随时间的变化数据,确定不同冻融循环次数的岩石试样的单轴抗压强度;绘制单轴抗压强度及冻融循环次数关系曲线,并对关系曲线进行非线性拟合得到不同冻融循环次数的瞬时冻融损伤函数;采用瞬时冻融损伤函数和对照试样的单轴抗压强度计算瞬时冻融损伤变量: σ f (T)=σ f (e -πT +ln(E 1 T+1))其中,D F 为瞬时冻融损伤变量;σ f (T)为冻融次数为T的岩石试样的单轴抗压强度;σ f 为对照试样的单轴抗压强度;E 1 为岩石试样的弹性模量;e为自然对数。
3.根据权利要求1所述的硬岩冻融损伤长期变形模型的构建方法,其特征在于,采用单轴蠕变试验获取不同冻融循环次数的岩石试样的蠕变屈服强度进一步包括:分别对不同冻融循环次数的岩石试样施加多种轴向应力,获取不同应力状态下应变随时间的变化关系,并绘制相应的应变时间曲线;根据不同轴向应力下的应变时间曲线图,取每条曲线不同时间的应力值与应变值,绘制相应时间的应力应变等时曲线;根据应力应变等时曲线,绘制出一条t=∞、且平行于应变横坐标应变的直线,取该线与纵坐标强度相交的应力值为岩石试样的长期强度;绘制长期强度及冻融循环次数关系曲线并对其进行非线性拟合得到长期冻融损伤函数;以及采用长期冻融损伤函数和对照试样的蠕变屈服强度计算长期冻融损伤变量:其中,D c 为长期冻融损伤变量;σ l 为冻融次数为T的岩石试样的长期强度;σ c 为对照试样的蠕变屈服强度;η 1 为岩石试样稳定蠕变所对应的粘滞系数;ρ为方程修正系数,ρ∈(0,1)。
4.根据权利要求1-3任一所述的硬岩冻融损伤长期变形模型的构建方法,其特征在于,采用全自动冻融冰箱对岩石试样进行冻融循环试验。
5.根据权利要求4所述的硬岩冻融损伤长期变形模型的构建方法,其特征在于,所述岩石试样进行冻融循环试验时,冻融温度波动小于1℃。
6.根据权利要求1所述的硬岩冻融损伤长期变形模型的构建方法,其特征在于,所述岩石试样在进行单轴压缩试验时,加载速率为0.1mm/min。
7.根据权利要求1所述硬岩冻融损伤长期变形模型的构建方法,其特征在于,所述岩石试样在进行单轴蠕变试验时,共分6级加载,3天加载一级,其轴向应力波动小于0.5kN。
8.根据权利要求2或3所述硬岩冻融损伤长期变形模型的构建方法,其特征在于,所述冻融次数T=(8760-t)/t,其中t为年平均日照时长,单位为小时。