巷道底板砂岩三轴压缩蠕变试验与分数阶模型 论文

为了解决传统非线性蠕变模型在反映模型参数损伤时效上的不足，研究团队利用西安科技大学与长春朝阳试验仪器有限公司联合研制的高温三轴流变试验机，对煤矿巷道底板软砂岩进行了详细的三轴压缩蠕变实验。这些实验揭示了软砂岩在三轴压缩条件下的蠕变变形规律和破坏特征。

基于分数阶微分理论，并结合实验数据，研究引入了损伤变量，推导出了一维四元件非定常分数阶蠕变损伤模型和三维模型。进一步的敏感性分析显示，参数β的变化能够描述砂岩不同阶段的变形特征，而参数α的调整则能够反映砂岩随时间变化的损伤规律。

通过使用粒子群算法和最小二乘法对实验数据进行处理，研究验证了分数阶模型的正确性和优越性。与传统的Burgers模型相比，分数阶模型不仅能够更准确地描述巷道底板软砂岩的衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变的变形特征，还具备描述软砂岩加速段变形规律的优势，尤其在参数数量较少的情况下，仍能清晰反映不同阶段模型参数的损伤规律。

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