A viscoelastic, viscoplastic, and viscodamage constitutive model of salt rock for underground energy storage cavern

　　本文在Kelvin-Voigt模型、Duvaut-Lions模型和Darabi粘性损伤模型的基础上，首次建立了一个考虑粘弹性、粘塑性和粘性损伤的盐岩统一本构模型。基于连续损伤力学有效应力，对Darabi粘性损伤模型进行了改进，并与Kelvin-Voigt模型和Duvaut-Lions模型成功进行了耦合。推导了考虑Drucker-Prager准则的Duvaut-Lions模型的过应力解析解。值得注意的是，本文所用的Duvaut-Lions模型用过应力来定义粘塑性应变率，与Perzyna模型相比，具有更明显的优势，因为它能够很好地适用于非光滑带角点屈服面。利用盐岩实验数据对本构模型进行了参数标定，确定了粘弹性、粘塑性和粘性损伤模型参数。实验对比验证表明，新建立的本构模型能够合理地模拟恒定应力加载和分步应力加载下的初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变，以及应力加载卸载下的蠕变恢复，该本构模型能有效地模拟盐岩地质体的长期时效变形和损伤演化等力学响应。基于Abaqus 软件用户材料子程序UMAT，对所建立的粘弹性、粘塑性和粘性损伤本构模型进行了数值方法实现，建立了大规模并行数值仿真计算平台。该计算平台已成功应用于大跨度地下能源储库的长期时效变形破坏分析和稳定性评价，大型地下隧洞围岩和支护系统的动态稳定和安全分析，煤层开采地层时效变形分析，高边坡长期稳定分析等各个领域。该仿真计算平台具有很好的应用前景。