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盐岩不仅是一种重要的矿产资源,而且作为能源储存、有毒有害废弃物以及CO2地质处置的理想介质受到了各国的广泛重视,针对盐岩矿床开采与腔体的后续利用等问题,开展盐岩溶腔的稳定性研究具有重要的理论和工程应用价值。基于此,结合国家重点基础研究发展计划(973)(2009CB724606),在已有研究成果的基础上,从盐岩溶腔稳定性评价角度出发,以盐岩屈服破坏条件研究为主线,采用试验研究、理论分析与数值仿真等综合手段,基于能量转化的基本原理,对盐岩屈服准则及其工程应用等进行了较为系统深入的研究。本文主要研究工作和成果如下:①通过单轴压缩、三轴压缩、巴西劈裂等试验,研究了岩盐、无水芒硝、泥岩的强度与变形特征,并获得了抗压强度、抗拉强度、粘聚力、摩擦角、弹性模量、泊松比等力学参数;通过分级加载蠕变试验获得了围压和偏应力对稳态蠕变率的影响,建立了线性稳态蠕变率本构关系,并探讨了线性和经典的Norton-Power蠕变模型参数的变异对等速蠕变率的影响。②以弹性应变能为基础,通过定义能量分散系数建立了基于弹性应变能整体破坏推广准则,结果表明该准则所得理论值与三轴压缩的试验值较为吻合;分析表明,单轴抗压强度对该准则的理论值影响比较明显,而泊松比对该准则的影响相对较小。③为使基于弹性应变能的屈服与破坏准则较好的适用于盐岩,建立了基于弹性应变能盐岩的广义屈服与破坏准则,泊松比等于0.5时该准则将蜕化为D-P准则。分析表明粘聚力、泊松比对该准则的影响基本是线性的,而摩擦角对该准则的影响是非线性的;分别采用M-C准则与广义屈服与破坏准则对岩石的强度进行了计算,结果表明盐岩广义屈服与破坏准则的计算结果与试验值较为接近。④基于理想弹塑性模型,以盐岩广义屈服与破坏准则为剪切屈服函数,并考虑拉伸破坏,建立了可应用于盐岩的本构模型。通过C++程序,对该本构模型进行了二次开发,并嵌入FLAC3D软件用于数值计算。通过试验模拟分析验证了二次开发本构模型程序的正确性和合理性。⑤利用盐岩理想弹塑性本构模型二次开发的计算程序,对盐岩溶腔的静力稳定性与长期稳定性进行了数值分析。重点研究了溶腔塑性区、溶腔腔体位移、溶腔体积收敛及安全矿柱等随储气内压与蠕变时间的变化规律,确定了溶腔的最小内压、中淡化段厚度以及矿柱宽度。⑥盐岩、泥岩力学参数的变异对盐岩溶腔稳定性影响的研究表明:盐岩粘聚力、摩擦角对双溶腔塑性区扩展影响不明显;而泥岩摩擦角对双溶腔塑性区扩展影响较为明显。