岩石破坏与渗流耦合作用实验研究及数值模拟

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tangjun6422443
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
岩石作为一种天然的非均匀材料,其内部富含各种缺陷,包括微裂纹、孔隙以及节理裂隙等宏观非连续面,它们的存在为地下水提供了贮存和运移的场所。地下水渗流以渗透应力作用于岩体,影响岩体中应力场的分布,同时岩体应力场的改变往往使裂隙产生变形,影响裂隙的渗透性能,所以渗流场随着裂隙渗透性的变化而重新分布,这种相互影响称之为渗流-应力耦合。 许多岩体工程的失事都与地下水有关,如水电工程大坝的失事、煤矿底板突水和顶板溃沙涌水等,其失事的本质原因是在渗流场和岩体应力场的相互作用下,内部相邻裂纹、裂隙与工程扰动诱发的裂纹裂隙不断扩展、相互作用直至贯通而导致了工程岩体的失稳形成工程灾害。本文从细观力学的角度出发,考虑了岩石内部的微观缺陷、裂纹裂隙等,研究了岩石在渗流耦合作用下的破坏,有助于认清这些工程岩体的破坏机理,采取控制和预防措施。本文制作典型岩石结构的人工岩芯试件,通过实验研究孔隙度与岩石渗透性及峰值强度之间的关系,阐述了水的弱化作用机理;通过数值模拟研究预制裂纹及颗粒组合对岩石渗透性及力学参数的影响。通过上述研究,得到一些有意义的结论: (1)通过人工岩芯试件渗透性实验,得到了孔隙度和渗透率的近似拟合曲线,二者之间存在幂函数关系;随着孔隙度增加,渗透率增大,孔隙水压力的作用面积增大,水对试件强度的弱化作用加剧,试件的强度减小显著; (2)模拟结果表明,有水压力作用下试样的抗压强度值比无水压力作用下明显减小,由于水压力的存在降低了围压的作用,试件表现出更强的脆性破坏;预制裂纹的扩展以翼形裂纹为主,剪切裂纹带为辅,水压力的劈裂和扩容作用对裂纹的形成以及扩展模式起主导作用; (3)当裂纹扩展遇到较强的介质时,裂纹的扩展方向会发生偏转,并绕过强介质继续扩展;预制裂纹的数量对渗透系数影响显著,随着预制裂纹数量的增加,试件的初始渗透系数增大,峰后渗透系数提高的程度增大;试件性质的非线性增强,峰值强度降低;预制裂纹数量对线性变形阶段的弹性模量的影响不大。
其他文献
本文以山东省岱庄生建煤矿湖西矿井煤巷锚杆支护技术为研究对象。在进行理论分析的基础上,对湖西矿井31101综放面回采巷道进行了支护研究,提出了利用锚杆支护替代原先制约工作
螺纹联接是汽车轮毂联接中主要的方式,对整车行驶中的性能和安全有着决定性的影响。螺栓轴向预紧力是轮毂螺栓安全性能的一个重要指标,本文针对在实际生产过程中出现的螺栓预
该文基于系统安全的思想上,应用行为学、心理学的原理、模糊评价、统计学和可靠性以及系统动力学的方法对建筑物火灾中人的行为的机理及其控制进行了研究.其主要的研究内容如
股权激励所带来的博弈形态的变化,其最显著的好处就在于当市场出现大起大落的状况时,投资者仍然可以对公司的发展前景有一个相对准确的判断。 The most obvious advantage o
随着我国经济的不断发展,煤炭资源变得越来越重要,其产量的大小决定着我国经济的发展,所以高产高效的综采具有显著的经济效益和社会效益。但是在地质条件比较复杂的情况下,掌握支
引入相对熵测度均值-方差模型参数的奈特不确定性程度,研究奈特不确定性下的动态均值-方差资产组合优化问题.基于均值-方差模型构建奈特不确定性下的动态均值-方差资产组合模
煤矿事故风险产生的根本原因是井下存在各种危险源,危险源的失控导致事故及经济损失。  为了对矿井通风系统危险性进行评价和有效控制,防止事故的发生,就需要矿井通风系统危险
岱庄生建煤矿为提高装备水平,提高巷道的掘进效率,于2004年引进了EBZ-90型煤巷掘进机。为了适应综掘机快速掘进的要求,有必要对其支护方式及综掘断面形状进行研究,以获得有利于围
本文通过对荣华二采区10
期刊
曲轴是船舶、汽车发动机的关键部件,被誉为柴油机的“心脏”,机械性能良好和可靠性高的大中型全纤维曲轴对船舶、汽车运行的平稳性和安全性至关重要。全纤维曲轴锻造液压机是