一种新的岩石非线性黏弹塑性流变模型

借鉴经典元件组合模型的建模思路，将含分数阶微积分的软体元件与弹簧元件串联，结合一个幂函数黏塑性体，提出一种新的四元件非线性黏弹塑性流变模型，并给出该模型的本构方程和蠕变方程，得到在不同应力条件下的蠕变曲线。可以发现，岩石稳定蠕变阶段的非线性渐变过程和加速蠕变阶段蠕变速率的快慢程度可通过调整蠕变参数进行有效地模拟。在较低应力水平时，模型能够有效地刻画岩石的初始蠕变和稳定蠕变；当应力水平超过岩石的长期强度时，能够反映加速蠕变特性。利用该模型对试验数据拟合的结果表明，含有软体元件和幂函数黏塑性体的非线性流变模型能够有效地描述岩石的蠕变特性，减少组合模型中的元件个数和参数数量。