酸腐蚀条件下石膏岩分数阶蠕变本构模型研究

为探究地下水对岩石的侵蚀损伤，通过开展酸腐蚀条件下的石膏岩单轴压缩蠕变试验和扫描电镜试验，研究了不同pH条件下石膏岩单轴压缩蠕变特性以及酸腐蚀前后试样的微观变化。结果表明：酸腐蚀加快了试样的蠕变速度，酸性越强，蠕变速率越快；试样主要以劈裂和剪切破坏形式为主，端部出现损伤破坏的现象，酸性越强，损伤破坏越明显。微观上，干燥试样结构完整；而酸腐蚀后的试样，随着酸性增强，孔隙增多、增大，结构疏松。为描述酸腐蚀条件下石膏岩蠕变过程，通过引入酸腐蚀劣化衰减系数β对变系数Abel黏壶进行改造，用改造后的变系数Abel黏壶元件代替西原体中黏塑性体部分的牛顿黏壶，建立了考虑酸腐蚀条件下的分数阶蠕变本构模型。通过试验数据与所建立的模型进行参数拟合，确定了模型中的参数，并对引入的参数β进行了敏感性分析。研究表明，所提出的模型能够很好地反映酸腐蚀条件下石膏岩的蠕变三个阶段，尤其是加速蠕变阶段。