A rheology model for non-linear and time-dependent behaviors of rocks

A rheology model describing non-linear and time-dependent behaviors of rocks has been proposed. The model, which comprises an elastic spring and a parallel combination of a frictional slider and viscous dashpot, is found to successfully express complicated time-dependency of rocks such as creep deformation, creep failure, and rock strength increase with strain rate. Once the applied stress having overcome the sliding resistance of the slider, the dashpot becomes active and generates the time-dependent and visco-plastic deformations. If the slider has strain softening characteristics, the proposed model can represent the failure under constant external forces and the strain rate dependency of strength. The elasto-viscoplastic model was incorporated in a simultaneously developed FEM program and both of the applicability and validity of the newly developed FEM program were examined. Une maquette rhéologique indiquant les comportements non-linéaires et de dépendance dans le temps des roches a été proposé e. Cette maquette, qui inclut un ressort élastique et la combinaison parallèle d’une pièce coulissante et d’un amortisseur visqueux, exprime de manière réussie la dépendance complexe dans le temps des roches telle que la déformation de reptation, la rupture de reptation, et l’augmentation de la force des roches avec le taux de contrainte. Une fois que la contrainte appliquée a dépassé la résistance de glissment de la pièce coulissante, l’amortisseur devient actif et produit des déformations dépendantes dans le temps et visco-plastiques. Si la pièce coulissante a des caractéristiques d’adoucissement des contraintes, la maquette proposée peut représenter la rupture en cas de forces exté rieures constantes et la dépendance du taux de contrainte de la force. La maquette en élasto-visco-plastique a été intégrée dans un programme FEM développé simultanément et la possibilité d’application comme la validité de ce programme FEM ont été étudiées. Ein Rheologiemodelle, das die non-lineare und zeitabhängige Verhalten der Gesteine beschreibt, wurde vorgeschlagen. Es hat sich erwiesen, daß das Modelle, das aus elastischer Feder sowie Reibungsgleitstück und dickflüssiger Ölbremse die sich nebeneinander gestellt worden sind besteht, komplizierte Zeitabhängigkeit des Gebirges wie Abgleitung und allmähliches Bruch sowie Zunahme der Gesteinsfestigkeit gemäß der Zunahme der Dehnungsgeschwindigkeit, erfogreich ausdrücken kann. Wenn einmal die Spannung, die auf das Gleitstück wirkt, den Gleitwiederstand übertretet, wird die Ölbremse bewegbar, so daß eine zeitabhängige und nonlineare Deformation beginnt. Angenommen, daß das Gleitstück kaltverweichliche Eigenheit hat, das vorgeschlagene Modelle den Bruch den durch eine gleichbleibende äußere Kraft verursacht wird und auch die Abhängigkeit der Festigkeit von der Dehnungsgeschwindigkeit gut ausdrücken. Dieses elasto-viskoplastische Modelle wurde in ein gleichzeitig entwickeltes FEM Programm eingeführt und die Anwendbarkeit sowie die Gltigkeit des neulich entwickelten Programms geprüft.