CN114398805B - 一种水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建方法及系统 - Google Patents

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CN114398805B CN202210298491.7A CN202210298491A CN114398805B CN 114398805 B CN114398805 B CN 114398805B CN 202210298491 A CN202210298491 A CN 202210298491A CN 114398805 B CN114398805 B CN 114398805B
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Abstract

本发明涉及岩石力学工程技术领域，具体涉及一种水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建方法及系统。方法包括根据操作指令构建粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程以及考虑损伤影响的非线性蠕变方程；将粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程代入预置的西原模型，生成考虑水压影响的非线性蠕变模型；将考虑损伤影响的非线性蠕变方程代入考虑水压影响的非线性蠕变模型，生成水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型。本发明通过所建模型得到统一的函数表达式，描述考虑水压、初始损伤、损伤修正系数和损伤演化的裂隙岩石蠕变过程，可应用于相应工程的长期性稳定分析。

Description

一种水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建方法及系统
技术领域
本发明涉及岩石力学工程技术领域，具体涉及一种水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建方法及系统。
背景技术
岩石蠕变作为岩石的重要变形特性，对长期荷载作用下的工程建筑物的稳定有重要的影响。岩石蠕变本构模型是蠕变研究的重要组成部分，是研究岩土工程在长期稳定荷载作用下发生变形失稳的关键理论。目前，大部分学者主要围绕完整岩石的蠕变模型开展研究，而工程实践中地质构造复杂，位于断层和完整岩石之间的过渡区的层间带裂隙岩石往往最易被忽略，只有很少的学者围绕节理或裂隙岩石蠕变试验分析其蠕变特性并研究相应的蠕变模型。
水作为岩石性质的重要影响因素，以高坝工程为例，随着国内水电资源开发与筑坝技术提升，越来越多的高坝枢纽相继建成。高坝枢纽工程运行水头高，受水岩耦合作用下岩石蠕变等作用影响，很容易出现结构失稳、破坏、岸坡滑移等问题。国际上已有的失事案例中，不管是美国的圣佛西斯坝，意大利的瓦依昂拱坝还是法国的马尔帕塞拱坝破坏，都是由于水岩耦合作用下岩石特征的变化导致。但由于室内试验中较难实现真正意义上的水岩耦合，故导致现有技术中还没有针对水岩耦合作用下的裂隙岩石蠕变及其本构模型的有效研究。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建方法及系统，其应用时，通过所建模型得到统一的函数表达式，描述考虑水压、初始损伤、损伤修正系数和损伤演化的裂隙岩石蠕变过程，可应用于相应工程的长期性稳定分析。
第一方面，本发明提供一种水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建方法，包括：
根据操作指令构建粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程以及考虑损伤影响的非线性蠕变方程；
将粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程代入预置的西原模型，生成考虑水压影响的非线性蠕变模型；
将考虑损伤影响的非线性蠕变方程代入考虑水压影响的非线性蠕变模型，生成水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型；
将所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型存入调用数据库中，并构建链接所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型的调用数据通道。
在一个可能的设计中，
所述构建粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程，包括：
构建粘滞系数η关于水压p和时间t的函数：
Figure 738461DEST_PATH_IMAGE001
其中， A、m和n为拟合蠕变参数；以及构建线性粘弹体的蠕变方程：
Figure 452339DEST_PATH_IMAGE002
其中，σ为岩石的名义应力；
将式(2) 中的η替换为η（p，t），得到非线性问题的方程：
Figure 91131DEST_PATH_IMAGE003
对式(3)进行积分处理，得到蠕变表达式为：
Figure 548657DEST_PATH_IMAGE004
令
Figure 428276DEST_PATH_IMAGE005
其中，ηo为初始粘滞系数，得到粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程为：
Figure 313055DEST_PATH_IMAGE006
。
在一个可能的设计中，所述考虑损伤影响的非线性蠕变方程的构建过程包括：
构建引入初始损伤后的蠕变损伤模型：
Figure 845667DEST_PATH_IMAGE007
其中，D0为裂隙岩石在蠕变初始时间的损伤变量，α为与损伤程度相关的材料参数，t为时间参数；
令蠕变损伤模型乘以损伤修正系数，得到损伤变量：
Figure 903622DEST_PATH_IMAGE008
其中，δ为损伤修正系数，表示为：
Figure 634818DEST_PATH_IMAGE009
其中，σr为岩石残余强度，σc为岩石单轴抗压强度；
构建受损伤影响的弹性模量非线性化方程：
Figure 97023DEST_PATH_IMAGE010
其中，E0为初始弹性模量；以及受损伤影响的粘滞系数非线性方程：
Figure 648090DEST_PATH_IMAGE011
将式（8）的损伤变量分别导入式（10）和式（11），得到考虑损伤影响的非线性蠕变方程：
Figure 978577DEST_PATH_IMAGE012
其中，t0为初始时间参数。
在一个可能的设计中，所述将粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程代入预置的西原模型，包括：
将式（6）导入西原模型中的Kelvin模型与理想粘塑性模型，得到Kelvin模型的蠕变方程：
Figure 236383DEST_PATH_IMAGE013
其中，EK为Kelvin模型弹性模量，ηKo为Kelvin模型的初始粘滞系数，m1和n1为Kelvin模型的拟合蠕变参数；
以及理想粘塑性模型的蠕变方程：
Figure 462965DEST_PATH_IMAGE014
其中，ηYo为理想粘塑性模型的初始粘滞系数，m2和n2为理想粘塑性模型的拟合蠕变参数，σ0为施加的正应力，σf为屈服应力。
在一个可能的设计中，所述考虑水压影响的非线性蠕变模型为：
当σ0<σf时，Kelvin模型非线性蠕变方程为：
Figure 763978DEST_PATH_IMAGE015
当σ0≥σf时，Kelvin模型非线性蠕变方程为：
Figure 898156DEST_PATH_IMAGE016
其中，EK为Kelvin模型弹性模量，EH为理想粘塑性模型弹性模量。
在一个可能的设计中，所述将考虑损伤影响的非线性蠕变方程代入考虑水压影响的非线性蠕变模型，生成水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型，包括：
将式（12）的考虑损伤影响的非线性蠕变方程导入式（15）和式（16），得到水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型：
Figure 10469DEST_PATH_IMAGE017
其中，εY为理想粘塑性模型非线性蠕变函数，EKo为Kelvin模型初始弹性模量，EHo为理想粘塑性模型初始弹性模量。
第二方面，本发明提供一种水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建系统，包括：
构建单元，用于根据操作指令构建粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程以及考虑损伤影响的非线性蠕变方程；
第一生成单元，用于将粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程代入预置的西原模型，生成考虑水压影响的非线性蠕变模型；
第二生成单元，用于将考虑损伤影响的非线性蠕变方程代入考虑水压影响的非线性蠕变模型，生成水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型；
调用单元，用于将所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型存入调用数据库中，并构建链接所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型的调用数据通道。
第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于读取所述存储器中存储的指令，并根据指令执行上述第一方面中任意一种所述的方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述第一方面中任意一种所述的方法。
第五方面，本发明提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行上述第一方面中任意一种所述的方法。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过引入幂律方程对蠕变模型中粘滞系数的非线性化处理来描述水压对岩石内部结构的影响，基于此建立了能够反应水岩耦合作用的蠕变元件，模型参数简单，物理力学意义明确。
2、本发明基于损伤理论，引入损伤变量来描述裂隙岩石蠕变参数随时间的变化情况，同时考虑裂隙岩石中破碎体的残余强度，引入损伤修正系数构建新的蠕变模型元件。
3、本发明提出的非线性蠕变方程引入经典的西原模型，组成考虑水压、初始损伤和损伤演化的裂隙岩石非线性蠕变模型。模型能够更好的反应多因子融合作用下岩石的蠕变演化过程。
4、本发明构建的模型进行二次开发后，可应用于相应工程的长期稳定分析中，计算成果表明，使用该模型的计算成果能够较好的反应工程的蠕变趋势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为考虑水压影响的非线性蠕变模型结构图；
图3为水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型结构图；
图4为大理岩蠕变试验曲线与拟合曲线对比图，其中，分图（a）为水压0.5Mpa时的对比图，分图（b）为水压1.5MPa时的对比图；
图5为拱坝径向位移监测值与计算值对比曲线图；
图6为拱坝长期变形部分监测值与计算值对比图；
图7为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
实施例1：
本实施例提供一种水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建方法，如图1所示，包括以下步骤：
S101.根据操作指令构建粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程以及考虑损伤影响的非线性蠕变方程。
具体实施时，考虑到水压力对于材料内部结构的影响在蠕变方程中以粘滞系数η来体现，故引入幂律方程来对其进行非线性化。由于粘滞系数η主要是受水压力p和时间t的影响，因此可以建立一个η关于p和t的函数，即：
Figure 142373DEST_PATH_IMAGE018
式中，p为水压力，t为蠕变时间，A、m和n为拟合蠕变参数。
在线性粘弹体中有（
Figure 730349DEST_PATH_IMAGE019
表征线性粘弹体的蠕变函数）：
Figure 605901DEST_PATH_IMAGE020
因此，将式(2)中的η替换为η（p，t），可得其非线性问题的方程为：
Figure 166195DEST_PATH_IMAGE021
对式(3)积分可得应变表达式为：
Figure 159DEST_PATH_IMAGE022
其中，ε表征构建的蠕变函数，令
Figure 685218DEST_PATH_IMAGE023
式中，ηo为初始粘滞系数。
所以η（p，t）的表达式为：
Figure 364461DEST_PATH_IMAGE024
则可以得到粘滞系数受水压力和时间影响的蠕变方程为：
Figure 782192DEST_PATH_IMAGE025
从损伤力学的角度，引入损伤变量D来描述裂隙岩石蠕变参数随时间的变化情况，构建新的蠕变模型元件，组成考虑裂隙岩石水压力和初始损伤的裂隙岩石非线性蠕变模型。基于Kachanov损伤理论，根据对岩石蠕变损伤机理和试验的研究表明，在蠕变过程中岩石的损伤演化呈负指数函数，即（D（t）表征蠕变过程中岩石的损伤演化函数）：
Figure 583795DEST_PATH_IMAGE026
式中，α为与损伤程度相关的材料参数，通过试验确定。
岩石试验表明，由于微元破碎体间存在一定的摩擦面，岩石加载到峰值强度破坏之后依然可以承受一定的应力，即为通常所称的残余强度。本专利针对的也是基于峰值强度后的裂隙岩石，故在常规统计损伤理论的基础上，引入损伤修正系数，定义修正系数δ为：
Figure 490571DEST_PATH_IMAGE027
式中，σr为岩石残余强度，σc为岩石单轴抗压强度。
采用损伤修正系数表示的有效应力表达式为：
Figure 504663DEST_PATH_IMAGE028
式中，σ′为岩石的有效应力，σ为岩石的名义应力。
由于裂隙岩石本身存在初始损伤，需要在建立蠕变损伤模型前考虑初始损伤的影响，即开始蠕变试验时，岩石的未损面积不为1，而是1-D0，因此引入初始损伤后的蠕变损伤演化公式为：
Figure 773971DEST_PATH_IMAGE029
考虑损伤修正系数后，损伤变量可表示为：
Figure 949737DEST_PATH_IMAGE030
式中，D0为裂隙岩石在蠕变初始时刻的损伤变量，t为时间参数。
根据上述对损伤变量的分析，对模型中受损伤影响产生变化的弹性模量和粘滞系数进行非线性化处理，即（E（t）表征受损伤影响的弹性模量非线性函数，E0为初始弹性模量；η（t）表征受损伤影响的粘滞系数非线性函数）：
Figure 343809DEST_PATH_IMAGE031
同理
Figure 427172DEST_PATH_IMAGE032
根据上述推导，将式（12）分别代入式（13）和式（14）后，得到（t0为初始时间参数，E（t0）表征考虑损伤影响的弹性模量非线性蠕变函数，η（t0）表征考虑损伤影响的粘滞系数非线性蠕变函数）：
Figure 957510DEST_PATH_IMAGE033
。
S102.将粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程代入预置的西原模型，生成考虑水压影响的非线性蠕变模型。
西原模型是岩石力学中常用的经典蠕变模型，但其没有考虑水压对岩石内部结构的影响，无法体现水岩耦合条件下岩石的蠕变成果，为此需对其进行改进。
在西原模型中，含有粘滞系数的牛顿体有两处，分别位于Kelvin模型的并联结构与理想粘塑性模型的并联结构中。当粘滞系数不再是常数，而是受水压力和时间改变的变量时，改进的非线性西原模型即考虑水压影响的非线性蠕变模型结构如图2所示。
其中Kelvin模型的本构方程为：
Figure 38599DEST_PATH_IMAGE034
在式（16）中代入（7）后可以得到Kelvin模型的蠕变方程为：
Figure 44601DEST_PATH_IMAGE035
式中，EK为Kelvin模型弹性模量，ηKo为Kelvin模型的初始粘滞系数，m1和n1为Kelvin模型的拟合蠕变参数。
同理，理想粘塑性模型相应的蠕变方程为：
Figure 807020DEST_PATH_IMAGE036
式中，ηYo为理想粘塑性模型的初始粘滞系数，m2和n2为理想粘塑性模型的拟合蠕变参数，σ0为施加的正应力，σf为屈服应力。
根据元件模型串联叠加原理，即串联模型中各模型应力相等，各模型应变之和为蠕变模型的总应变，因此，考虑水压力的一维非线性蠕变方程如下：
当σ0<σf时，Kelvin模型非线性蠕变方程为（ε（t）表征Kelvin模型非线性蠕变函数）：
Figure 782411DEST_PATH_IMAGE037
当σ0≥σf时，Kelvin模型非线性蠕变方程为（ε（t）表征Kelvin模型非线性蠕变函数）：
Figure 565559DEST_PATH_IMAGE038
其中，EK为Kelvin模型弹性模量，EH为理想粘塑性模型弹性模量。
S103.将考虑损伤影响的非线性蠕变方程代入考虑水压影响的非线性蠕变模型，生成水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型。
具体实施时，将步骤S101中考虑损伤影响的非线性方程代入考虑水压影响的非线性蠕变模型结构中，得到水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型，模型结构如图3所示。
将公式（15）代入公式（19）和公式（20）后，得到考虑水压、初始损伤和损伤演变的水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型：
Figure 934224DEST_PATH_IMAGE040
其中，εY为理想粘塑性模型非线性蠕变函数，EKo为Kelvin模型初始弹性模量，EHo为理想粘塑性模型初始弹性模量。
S104.将所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型存入调用数据库中，并构建链接所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型的调用数据通道。
具体实施时，通过将水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型存入调用数据库中构建调用数据通道后，即可通过调用数据通道调用该水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型进行水岩耦合作用下裂隙岩石的蠕变趋势计算，以便将其应用于相应工程的长期稳定分析中。
实施例2：
本实施例提供水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型的验证过程，为实现真正意义上的水岩耦合，可试验采用YSL-200岩石流变试验系统，将裂隙大理岩试样置于真实的水环境中，进行水压和轴压的共同加载。岩石蠕变试验常采用单级和分级两种加载方式，考虑到实验条件限制，目前许多学者采用分级加载方式对岩石蠕变特性进行研究。
根据试验成果，基于提出的水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型对如下2组大理岩蠕变试验曲线进行参数辨识和拟合分析：①水压0.5MPa；②水压1.5MPa。相应的拟合曲线如图4所示，其中，分图（a）为水压0.5Mpa时的对比图，分图（b）为水压1.5MPa时的对比图，对应的蠕变模型辨识参数如表1所示。
Figure 359389DEST_PATH_IMAGE041
本实施例提供水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型的应用案例。高坝枢纽工程运行水头高，受水岩耦合作用下岩石蠕变作用影响，很容易出现结构失稳、破坏、岸坡滑移等长期稳定问题。某高拱坝坝址区地质构造复杂，属变质岩地区，坝肩软弱岩体及错综复杂的断层带严重影响坝肩及抗力体稳定。其中最关键最易忽略的便是坝肩软弱层间带裂隙岩石。软弱层间带作为断层和完整岩石之间的过渡带，破碎但具有一定的强度，同时也需要承受高水压作用。所以软弱层间带裂隙岩石的蠕变参数是影响坝肩稳定的关键。
将上述蠕变模型通过二次开发编译后，在某高拱坝典型高程拱圈的长期计算中进行直接调用，其中蠕变计算参数如表2所示，蠕变计算成果分析如图5和图6所示。
Figure 457795DEST_PATH_IMAGE042
由图5和图6可知，该拱坝各测点径向位移计算值与监测值吻合度较高。从长期变形规律的角度来看，径向位移与长期变形计算值的规律相似，随着时间的增加，监测点均离散分布在长期变形曲线附近。而切向位移的监测值比计算值略微偏大，可能是与监测点位与计算点位存在一定偏差所致，但整体规律依然呈现出随着时间增加，变形保持稳定。水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型于工程长期稳定分析中的应用可行。
实施例3：
本实施例提供一种水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建系统，如图7所示，包括：
构建单元，用于根据操作指令构建粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程以及考虑损伤影响的非线性蠕变方程；
第一生成单元，用于将粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程代入预置的西原模型，生成考虑水压影响的非线性蠕变模型；
第二生成单元，用于将考虑损伤影响的非线性蠕变方程代入考虑水压影响的非线性蠕变模型，生成水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型；
调用单元，用于将所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型存入调用数据库中，并构建链接所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型的调用数据通道。
实施例4：
本实施例提供一种计算机设备，在硬件层面，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于读取所述存储器中存储的指令，并根据指令执行实施例1中所述的水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建方法。
可选地，该计算机设备还包括内部总线和通讯接口。处理器、存储器和通讯接口可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构）总线、PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结构）总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、只读存储器（Read Only Memory，ROM）、闪存（Flash Memory）、先进先出存储器（First InputFirst Output，FIFO）和/或先进后出存储器（First In Last Out，FILO）等。所述处理器可以是通用处理器，包括中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、网络处理器（NetworkProcessor，NP）等；还可以是数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
实施例5：
本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行实施例1中所述的水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建方法。其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒（Memory Stick）等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
实施例6：
本实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行实施例1中所述的水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建方法。其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建方法，其特征在于，包括：
根据操作指令构建粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程以及考虑损伤影响的非线性蠕变方程；
将粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程代入预置的西原模型，生成考虑水压影响的非线性蠕变模型；
将考虑损伤影响的非线性蠕变方程代入考虑水压影响的非线性蠕变模型，生成水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型；
将所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型存入调用数据库中，并构建链接所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型的调用数据通道；
所述构建粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程，包括：
构建粘滞系数η关于水压p和时间t的函数：
Figure 407770DEST_PATH_IMAGE001
其中， A、m和n为拟合蠕变参数；以及构建线性粘弹体的蠕变方程：
Figure 351455DEST_PATH_IMAGE002
其中，σ为岩石的名义应力，
Figure 176192DEST_PATH_IMAGE003
表征线性粘弹体的蠕变函数；
将式(2)中的η替换为η（p，t），得到非线性问题的方程：
Figure 636735DEST_PATH_IMAGE004
对式(3)进行积分处理，得到蠕变表达式为：
Figure 357567DEST_PATH_IMAGE005
其中，ε表征构建的蠕变函数，令
Figure 991810DEST_PATH_IMAGE006
其中，ηo为初始粘滞系数，得到粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程为：
Figure 89079DEST_PATH_IMAGE007
；
所述考虑损伤影响的非线性蠕变方程的构建过程包括：
构建引入初始损伤后的蠕变损伤模型：
Figure 187485DEST_PATH_IMAGE008
其中，D0为裂隙岩石在蠕变初始时间的损伤变量，α为与损伤程度相关的材料参数，t为时间参数，D（t）表征蠕变过程中岩石的损伤演化函数；
令蠕变损伤模型乘以损伤修正系数，得到损伤变量：
Figure 829950DEST_PATH_IMAGE009
其中，δ为损伤修正系数，表示为：
Figure 951490DEST_PATH_IMAGE010
其中，σr为岩石残余强度，σc为岩石单轴抗压强度；
构建受损伤影响的弹性模量非线性化方程：
Figure 118029DEST_PATH_IMAGE011
其中，E0为初始弹性模量，E（t）表征受损伤影响的弹性模量非线性函数
；以及受损伤影响的粘滞系数非线性方程：
Figure 539783DEST_PATH_IMAGE012
其中，η（t）表征受损伤影响的粘滞系数非线性函数；
将式（8）的损伤变量分别导入式（10）和式（11），得到考虑损伤影响的非线性蠕变方程：
Figure 71259DEST_PATH_IMAGE013
其中，t0为初始时间参数，E（t0）表征考虑损伤影响的弹性模量非线性蠕变函数，η（t0）表征考虑损伤影响的粘滞系数非线性蠕变函数；
所述将粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程代入预置的西原模型，包括：
将式（6）导入西原模型中的Kelvin模型与理想粘塑性模型，得到Kelvin模型的蠕变方程：
Figure 211253DEST_PATH_IMAGE014
其中，EK为Kelvin模型弹性模量，ηKo为Kelvin模型的初始粘滞系数，m1和n1为Kelvin模型的拟合蠕变参数；
以及理想粘塑性模型的蠕变方程：
Figure 932216DEST_PATH_IMAGE015
其中，ηYo为理想粘塑性模型的初始粘滞系数，m2和n2为理想粘塑性模型的拟合蠕变参数，σ0为施加的正应力，σf为屈服应力；
所述考虑水压影响的非线性蠕变模型为：
当σ0<σf时，Kelvin模型非线性蠕变方程为：
Figure 677318DEST_PATH_IMAGE016
当σ0≥σf时，Kelvin模型非线性蠕变方程为：
Figure 176432DEST_PATH_IMAGE017
其中，EK为Kelvin模型弹性模量，EH为理想粘塑性模型弹性模量，ε（t）表征Kelvin模型非线性蠕变函数；
所述将考虑损伤影响的非线性蠕变方程代入考虑水压影响的非线性蠕变模型，生成水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型，包括：
将式（12）的考虑损伤影响的非线性蠕变方程导入式（15）和式（16），得到水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型：
Figure 803723DEST_PATH_IMAGE018
其中，εY为理想粘塑性模型非线性蠕变函数，EKo为Kelvin模型初始弹性模量，EHo为理想粘塑性模型初始弹性模量。
2.一种水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型构建系统，其特征在于，包括：
构建单元，用于根据操作指令构建粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程以及考虑损伤影响的非线性蠕变方程；所述构建粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程，包括：
构建粘滞系数η关于水压p和时间t的函数：
Figure 46485DEST_PATH_IMAGE001
其中， A、m和n为拟合蠕变参数；以及构建线性粘弹体的蠕变方程：
Figure 459143DEST_PATH_IMAGE019
其中，σ为岩石的名义应力，
Figure 332421DEST_PATH_IMAGE003
表征线性粘弹体的蠕变函数；
将式(2)中的η替换为η（p，t），得到非线性问题的方程：
Figure 447008DEST_PATH_IMAGE004
对式(3)进行积分处理，得到蠕变表达式为：
Figure 493461DEST_PATH_IMAGE005
其中，ε表征构建的蠕变函数，令
Figure 213155DEST_PATH_IMAGE020
其中，ηo为初始粘滞系数，得到粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程为：
Figure 319652DEST_PATH_IMAGE007
；
所述考虑损伤影响的非线性蠕变方程的构建过程包括：
构建引入初始损伤后的蠕变损伤模型：
Figure 669337DEST_PATH_IMAGE008
其中，D0为裂隙岩石在蠕变初始时间的损伤变量，α为与损伤程度相关的材料参数，t为时间参数，D（t）表征蠕变过程中岩石的损伤演化函数；
令蠕变损伤模型乘以损伤修正系数，得到损伤变量：
Figure 253902DEST_PATH_IMAGE009
其中，δ为损伤修正系数，表示为：
Figure 828103DEST_PATH_IMAGE010
其中，σr为岩石残余强度，σc为岩石单轴抗压强度；
构建受损伤影响的弹性模量非线性化方程：
Figure 105501DEST_PATH_IMAGE011
其中，E0为初始弹性模量，E（t）表征受损伤影响的弹性模量非线性函数
；以及受损伤影响的粘滞系数非线性方程：
Figure 132362DEST_PATH_IMAGE012
其中，η（t）表征受损伤影响的粘滞系数非线性函数；
将式（8）的损伤变量分别导入式（10）和式（11），得到考虑损伤影响的非线性蠕变方程：
Figure 520618DEST_PATH_IMAGE013
其中，t0为初始时间参数，E（t0）表征考虑损伤影响的弹性模量非线性蠕变函数，η（t0）表征考虑损伤影响的粘滞系数非线性蠕变函数；
第一生成单元，用于将粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程代入预置的西原模型，生成考虑水压影响的非线性蠕变模型；所述将粘滞系数受水压和时间影响的蠕变方程代入预置的西原模型，包括：
将式（6）导入西原模型中的Kelvin模型与理想粘塑性模型，得到Kelvin模型的蠕变方程：
Figure 762375DEST_PATH_IMAGE021
其中，EK为Kelvin模型弹性模量，ηKo为Kelvin模型的初始粘滞系数，m1和n1为Kelvin模型的拟合蠕变参数；
以及理想粘塑性模型的蠕变方程：
Figure 148357DEST_PATH_IMAGE015
其中，ηYo为理想粘塑性模型的初始粘滞系数，m2和n2为理想粘塑性模型的拟合蠕变参数，σ0为施加的正应力，σf为屈服应力；
所述考虑水压影响的非线性蠕变模型为：
当σ0<σf时，Kelvin模型非线性蠕变方程为：
Figure 724832DEST_PATH_IMAGE016
当σ0≥σf时，Kelvin模型非线性蠕变方程为：
Figure 916779DEST_PATH_IMAGE017
其中，EK为Kelvin模型弹性模量，EH为理想粘塑性模型弹性模量，ε（t）表征Kelvin模型非线性蠕变函数；
第二生成单元，用于将考虑损伤影响的非线性蠕变方程代入考虑水压影响的非线性蠕变模型，生成水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型；所述将考虑损伤影响的非线性蠕变方程代入考虑水压影响的非线性蠕变模型，生成水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型，包括：
将式（12）的考虑损伤影响的非线性蠕变方程导入式（15）和式（16），得到水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型：
Figure 996730DEST_PATH_IMAGE018
其中，εY为理想粘塑性模型非线性蠕变函数，EKo为Kelvin模型初始弹性模量，EHo为理想粘塑性模型初始弹性模量；
调用单元，用于将所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型存入调用数据库中，并构建链接所述水岩耦合作用下裂隙岩石蠕变模型的调用数据通道。
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