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应力-渗流-溶蚀耦合作用下三维岩石裂隙渗透特性数值计算研究
1
作者 申林方 吕倩文 +3 位作者 刘文连 张家明 杨鸿忠 李泽 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期428-437,共10页
基于格子Boltzmann方法采用双分布函数分别模拟渗流速度场与溶质浓度场的演化过程,建立了三维岩石裂隙应力-渗流-溶蚀耦合作用机制的数值计算模型,并讨论了渗流流速、法向应力、溶蚀反应速率等因素对裂隙渗透特性演化规律的影响。结果表... 基于格子Boltzmann方法采用双分布函数分别模拟渗流速度场与溶质浓度场的演化过程,建立了三维岩石裂隙应力-渗流-溶蚀耦合作用机制的数值计算模型,并讨论了渗流流速、法向应力、溶蚀反应速率等因素对裂隙渗透特性演化规律的影响。结果表明:在渗流流速较低时,壁面溶蚀出来的离子得不到及时输运,使得出口处浓度较高溶蚀速度慢,裂隙结构呈“喇叭口”状。增大法向应力会减小裂隙开度,减慢溶质的运移速率,使得裂隙出口处的溶蚀速率显著降低,从而限制了其渗透率的发展。当壁面溶蚀反应速率较小时,裂隙渗透率呈持续缓慢增长的状态;随着溶蚀反应速率增加,出口处的溶蚀量会明显小于入口处,导致出口处壁面发生显著溶蚀之前,裂隙渗透率发展缓慢,此后渗透率便呈急速突变增长趋势。研究成果能够为酸蚀作用下岩石裂隙渗透能力的定量评价提供重要理论支撑。 展开更多
关键词 岩石裂隙 应力-渗流-溶蚀耦合 渗透特性 格子BOLTZMANN方法 数值计算
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渗流-应力耦合作用下某渠道边坡工程稳定性分析
2
作者 邓凡 苍箐 +2 位作者 何昊 包敏 江星池 《陕西水利》 2025年第3期15-17,21,共4页
渠道是水利工程的重要部分之一,其两侧边坡的安全稳定对保证渠道正常运行具有重要意义。以某渠道边坡工程为原型,并建立其有限元模型,通过运用强度折减法及渗流-应力耦合理论对渠道边坡进行计算,对边坡应力场、位移场、渗流场及边坡稳... 渠道是水利工程的重要部分之一,其两侧边坡的安全稳定对保证渠道正常运行具有重要意义。以某渠道边坡工程为原型,并建立其有限元模型,通过运用强度折减法及渗流-应力耦合理论对渠道边坡进行计算,对边坡应力场、位移场、渗流场及边坡稳定性进行分析,并对渠道边坡的安全状态进行判断。结果表明:在运行状态下,渠道渗流对渠道边坡安全稳定性有一定的影响,但渠道应力场、位移场及渗流场的分布均符合一般规律;渠道在设计水深条件下,渠道边坡安全系数满足规范要求,处于安全运行状态。 展开更多
关键词 渠道边坡 边坡稳定 渗流 渗流-应力耦合
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应力-渗流耦合作用下不同卸荷路径对砂岩损伤特性及能量演化规律的影响研究 被引量：6
3
作者 张培森 许大强 +3 位作者 颜伟 张晓乐 董宇航 赵铭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期325-339,共15页
岩体灾害发生的本质是能量驱动下的一种失稳现象,受开挖卸荷扰动影响导致的岩体结构破裂失稳是诱发采场突水等动力灾害的主要原因之一。为探究开挖卸荷过程对岩体结构破裂的影响,明晰围岩劣化损伤规律及突水等动力灾害孕育机制,针对应力... 岩体灾害发生的本质是能量驱动下的一种失稳现象,受开挖卸荷扰动影响导致的岩体结构破裂失稳是诱发采场突水等动力灾害的主要原因之一。为探究开挖卸荷过程对岩体结构破裂的影响,明晰围岩劣化损伤规律及突水等动力灾害孕育机制,针对应力-渗流耦合因素影响下岩石损伤特性及能量演化规律研究较少的特点,采用Rock Top多场耦合试验仪,在应力-渗流耦合作用下对砂岩开展了常规三轴(C组)、不同初始损伤程度常规卸围压(W组)及循环加卸围压(X组)3种应力路径下的岩石损伤特性及能量演化规律试验研究。试验结果表明:岩石能量演化规律与应力-应变曲线具有明显相关性,基于岩石弹性应变能演化特征,将常规三轴压缩(C组)下岩石应力-应变曲线分为5个阶段,并对每个阶段U_(1)、U_(3)、U_(e)、U_(d)及渗透率变化特点进行了详细阐释(U_(e)为弹性应变能,U_(d)为耗散能,U_(1)为轴向应力对岩石做正功转化的岩石应变能,U_(3)为做负功所释放的应变能);常规卸围压过程中,U_(1)、U_(3)演化规律与C组岩石基本一致,但U_(3)负增长更为显著,岩石输入能逐渐从以U_(e)为主导转变为以U_(d)为主导,初始损伤程度对该规律无明显影响,卸围压过程中渗透率呈波动上升趋势,围压与渗透率呈负相关;循环加卸围压过程中,各能量演化规律与W组岩石基本一致,仅因时间效应而导致能量积累量存有差异。整体来看,无论何种应力路径,峰前阶段岩石均以U_(e)为主导,以能量存储为主,峰后阶段则以能量释放及耗散为主,轴向应力加载是U_(e)得以快速积累的主要影响因素,围压改变不足以引起U_(e)发生较大变化,轴向载荷作用为工程致灾的主要影响因素。此外,岩石损伤变量与围压存在明显负相关,围压越大,岩石U_(e)释放比例越小,岩石损伤越小,围压束缚作用可有效提高岩石储能能力并抑制岩石能量的耗散与释放。 展开更多
关键词 岩石力学 应力-渗流耦合 卸荷路径 损伤特性 能量演化
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基于双重介质渗流-应力耦合模型的高压压水试验渗透参数反演 被引量：2
4
作者 王锦国 韩智颖 +3 位作者 程伟 黄瑞瑞 尤琳 杨蕴 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第8期113-119,156,共8页
高压压水试验过程中岩体易发生水力劈裂产生裂隙,岩体内部孔隙、裂隙双重导水,渗流场和应力场相互作用,导致岩体渗透参数的时空变异性。基于高压压水试验反演渗透参数需考虑双重介质渗流-应力耦合作用下产生裂隙前后渗透系数的变化规律... 高压压水试验过程中岩体易发生水力劈裂产生裂隙,岩体内部孔隙、裂隙双重导水,渗流场和应力场相互作用,导致岩体渗透参数的时空变异性。基于高压压水试验反演渗透参数需考虑双重介质渗流-应力耦合作用下产生裂隙前后渗透系数的变化规律,利用渗流-应力耦合数值模型结合工程现场高压压水试验数据进行参数反演,计算得到不同压力阶段下灰岩岩体渗透率。主要结论如下:发生水力劈裂前,随着注液压力的增大,渗透率及孔隙水压力在不同压力阶段之间分界明显,渗透率反演值与规程公式计算值相近;发生水力劈裂后,岩体渗透率增大约2倍,孔隙介质渗透率和通过的流量出现陡减现象。 展开更多
关键词 高压压水试验 双重介质 渗流-应力耦合 渗透率 水力劈裂
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渗流-应力耦合作用下穿断层破碎带TBM输水隧洞结构安全研究 被引量：1
5
作者 康凯 张飞儒 +5 位作者 王正中 许建建 刘彪 赵玮 刘铨鸿 王鑫 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期173-182,191,共11页
为分析敞开式隧道掘进机(TBM)穿越断层破碎带深埋长输水隧洞围岩的稳定性及其支护结构的安全性,依托东庄水利枢纽北线输水隧洞工程,采用ABAQUS软件建立隧洞开挖过程渗流-应力耦合三维动态施工仿真模型,研究了隧洞开挖支护过程中断层破... 为分析敞开式隧道掘进机(TBM)穿越断层破碎带深埋长输水隧洞围岩的稳定性及其支护结构的安全性,依托东庄水利枢纽北线输水隧洞工程,采用ABAQUS软件建立隧洞开挖过程渗流-应力耦合三维动态施工仿真模型,研究了隧洞开挖支护过程中断层破碎带处围岩的稳定性和支护结构的受力特性及其变化规律。结果表明:隧洞围岩由于卸载作用其孔隙度最大值较初始状态增大了0.88%,渗透系数最大值较初始状态增大了2.59%;隧洞围岩孔隙水压力随开挖支护过程先下降—再平缓—最后回升至稳定;围岩塑性区出现在沿径向1 m范围内,等效塑性应变极值出现在围岩腰线处;锚杆应力在衬砌进行支护时达到峰值,其最大值为182.90 MPa;衬砌内、外缘均处于受压状态,衬砌环向应力值随开挖支护过程先出现最大值,随后略微减小至稳定,其值在6.66~11.92 MPa范围内;衬砌的变形整体上表现为向内收缩,收缩量从顶拱和底拱处向腰线处逐渐减小,其值在0.67~1.35 mm范围内;随着排水量的增加,围岩最大径缩量逐渐增大,衬砌外水压力折减系数逐渐减小。研究结果可为穿断层破碎带TBM隧洞工程结构设计及其安全施工和运营提供参考依据。 展开更多
关键词 输水隧洞 断层破碎带 渗流-应力耦合 隧道掘进机(TBM) 支护结构 施工仿真
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真三轴路径下双线性修正邓肯-张模型研究
6
作者 辛葱葱 包磊 +4 位作者 孙融融 王舒 高帅 尹炬尧 姚普静 《西北水电》 2025年第1期87-93,共7页
邓肯-张模型因参数求取简便而被广泛应用,但不适用于非轴对称受力的真三轴应力状态。为论证考虑中主应力影响的邓肯-张模型在真三轴应力状态下的适用性,本文提出一种双线性修正邓肯-张模型以适应这种应力状态下的土体行为,采用西安市某... 邓肯-张模型因参数求取简便而被广泛应用,但不适用于非轴对称受力的真三轴应力状态。为论证考虑中主应力影响的邓肯-张模型在真三轴应力状态下的适用性,本文提出一种双线性修正邓肯-张模型以适应这种应力状态下的土体行为,采用西安市某工地的土样进行真三轴试验,将固结应力设定为50、100、150 kPa,中主应力比值分别为0、0.25、0.5、0.75、1.00。结果表明:随着中主应力比值增加,土体切线模量增大,表明中主应力对剪切变形有显著影响。基于数据建立的双线性修正模型在重塑黄土、原状黄土及应变硬化型重塑砂土预测中准确性高。模型预测的误差与固结应力的大小成反比,与中主应力比值成正比。此模型为工程实际和数值模拟提供了准确可靠的理论支撑,特别是在考虑中主应力影响的真三轴应力状态下土体行为预测中。 展开更多
关键词 邓肯-张模型 真三轴试验 双线性修正 中主应力 应力-应变关系
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并联型软岩温度-渗流-应力耦合三轴流变仪的研制 被引量：7
7
作者 陈卫忠 李翻翻 +5 位作者 马永尚 雷江 于洪丹 邢天海 郑有雷 贾晓东 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期1213-1220,共8页
为研究温度-渗流-应力耦合条件下软岩的长期力学特性,研制了并联型软岩温度-渗流-应力(THM)耦合三轴流变仪。该仪器适用于开展软岩在不同温度和应力条件下的力学特性的试验研究。仪器通过伺服控制实现试验过程中自动稳压、试验数据自动... 为研究温度-渗流-应力耦合条件下软岩的长期力学特性,研制了并联型软岩温度-渗流-应力(THM)耦合三轴流变仪。该仪器适用于开展软岩在不同温度和应力条件下的力学特性的试验研究。仪器通过伺服控制实现试验过程中自动稳压、试验数据自动采集以及温度、水压力和应力独立控制的梯度加载,设备采用高精度的LVDT变形传感器对试样的变形进行精确测量。设备可以完成的试验包括单轴压缩试验、三轴压缩试验、三轴流变试验、循环加卸载试验以及稳态与瞬态条件下的渗透性测试。试验机由于其独特的设置可以同时对2个试样进行相同围压和水压,不同轴压和温度的试验,大大节约了试验的时间成本,尤其是长期力学性能试验,同时更为有效地减少试验的系统误差。近一年的试验,表明该试验机稳定性好,测量精度高,是一套功能齐全,使用方便的试验装置。 展开更多
关键词 软岩 流变 温度-渗流-应力耦合 岩石力学
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基于应力-渗流耦合的岩溶隧道衬砌安全性分析
8
作者 李盈 《西部交通科技》 2024年第9期132-135,共4页
文章以某跨越岩溶地貌的公路隧道为依托,运用FLAC 3D有限元差分软件构建应力-渗流耦合及普通比对模型,通过分析服役公路隧道初支和二衬等结构的受力特性,计算支护结构安全系数,评价隧道结构安全性,对比分析实际监测数据,以验证数值模拟... 文章以某跨越岩溶地貌的公路隧道为依托,运用FLAC 3D有限元差分软件构建应力-渗流耦合及普通比对模型,通过分析服役公路隧道初支和二衬等结构的受力特性,计算支护结构安全系数,评价隧道结构安全性,对比分析实际监测数据,以验证数值模拟的可靠性。结果表明:考虑应力-渗流耦合效应,初期支护结构与二次衬砌结构的安全系数均有所降低,初期支护结构及二次衬砌结构的拱脚处分别可能发生受拉破坏、受压破坏,应力-渗流耦合模型的二次衬砌结构外侧土压力数值模拟结果更贴合实际情况,更具备可靠性。该结论可为类似岩溶隧道衬砌结构的安全性分析提供参考。 展开更多
关键词 岩溶隧道 应力-渗流耦合 衬砌结构 安全系数 服役阶段
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不同截面形状柱状节理岩体真三轴渗流特性研究
9
作者 牛子豪 朱珍德 +2 位作者 阙相成 谢兴华 靳锴 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2610-2619,共10页
随着以金沙江白鹤滩为代表的重大水电工程建设实践,掌握高围压、高水压为代表的复杂应力环境下工程岩体的力学及渗透性特征具有重要意义。以坝基岩体柱状节理玄武岩为研究对象,依据现场勘测数据及柱状节理岩体结构特征,制备了具有不同... 随着以金沙江白鹤滩为代表的重大水电工程建设实践,掌握高围压、高水压为代表的复杂应力环境下工程岩体的力学及渗透性特征具有重要意义。以坝基岩体柱状节理玄武岩为研究对象,依据现场勘测数据及柱状节理岩体结构特征,制备了具有不同倾角β的四棱柱、六棱柱两种柱状节理相似材料模型试样,进一步开展真三轴应力-渗流耦合试验,试验结果表明:不同截面特征的柱状节理岩体均具有较强的渗透各向异性,不同加载阶段下的渗透系数k与β呈正相关性;在真三轴加载过程中,试样体积应变εV可作为k的有效表征参数,在体积压缩阶段k呈现较低水平,体积扩容阶段呈现快速增长趋势。试样最终破坏模式表现出3种典型形态,最危破坏模式为以节理面剪切滑移破坏为主的结构性破坏,主要出现于β为45°,60°试样中,因此在隧洞围岩及坝基岩体施工设计中应加强对该类岩体的侧向支护。 展开更多
关键词 柱状节理 真三轴应力-渗流耦合 各向异性 破坏模式
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高应力和高渗压下饱和完整砂岩三轴剪切-渗流耦合特性试验研究
10
作者 林志南 冯世宏 +2 位作者 张强 王家全 龙海锋 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2419-2430,共12页
为研究高地应力和高水头压力下完整岩石的三轴剪切力学特性和渗透特性,更加真实地揭示三维压剪应力状态下重大岩石边坡在剪切-渗流耦合作用下的损伤破坏机制,采用Rock Top多场耦合试验仪,对饱和完整砂岩进行五组不同法向应力和渗压下的... 为研究高地应力和高水头压力下完整岩石的三轴剪切力学特性和渗透特性,更加真实地揭示三维压剪应力状态下重大岩石边坡在剪切-渗流耦合作用下的损伤破坏机制,采用Rock Top多场耦合试验仪,对饱和完整砂岩进行五组不同法向应力和渗压下的三轴剪切-渗流耦合试验,获得相应的三轴剪应力-应变-表观渗透率曲线和含有原岩屑的剪切单节理裂隙面,并开展单节理裂隙渗透试验。分析不同法向应力和渗压双因素耦合作用下岩石剪切破坏裂隙面的形貌特征,探究饱和砂岩的剪切强度和表观渗透率随法向应力、渗压的演变规律,探讨单裂隙砂岩的表观渗透率在剪应力逐渐减小过程中随渗压的演化特征。研究结果表明:1)剪切-渗流耦合作用下饱和砂岩表观渗透率表现出先减小后增大并逐渐趋于稳定的变化规律;2)剪切-渗流耦合下饱和砂岩剪切峰值强度和残余强度随着法向应力增大而增大,随着渗压的增大呈线性减小,并且在剪切过程中表观渗透率曲线渗流峰值滞后于剪切峰值强度;3)在剪应力缓慢降低过程中,单节理裂隙面的开度先降低后增大,其表观渗透率和渗流量呈现出先减小后增大的变化规律;4)采用Forchheimer方程拟合获得剪应力、渗压和法向应力作用下,贯穿单裂隙面的渗流量与渗压的关系式。 展开更多
关键词 三轴剪切-渗流耦合试验 渗压 剪切强度 表观渗透率 渗流量
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真三轴气固耦合煤体渗流试验系统的研制及应用 被引量：18
11
作者 李文鑫 王刚 +3 位作者 杜文州 王鹏飞 陈金华 孙文斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2109-2118,共10页
为了更真实地模拟煤岩在掘进巷道迎头等环境下的应力状态,研究三向应力环境下煤岩的损伤变形及瓦斯渗流情况,自主研发了真三轴气-固耦合煤体渗流试验系统。该装置主要由真三轴压力室、液压伺服系统、气体渗流系统和监测与控制系统组成,... 为了更真实地模拟煤岩在掘进巷道迎头等环境下的应力状态,研究三向应力环境下煤岩的损伤变形及瓦斯渗流情况,自主研发了真三轴气-固耦合煤体渗流试验系统。该装置主要由真三轴压力室、液压伺服系统、气体渗流系统和监测与控制系统组成,采用的试件尺寸为200 mm×100 mm×100 mm,可施加的最大轴压(σ1)为70 MPa、最大侧压(σ2)为35 MPa、最大侧压(σ3)为10 MPa、最大瓦斯压力为6 MPa。该装置具有以下特点:(1)σ1、σ2采用刚性压头加载,σ3采用柔性加载,三向应力分别独立加载;(2)设计了刚柔性压头及传压滑杆,使得σ1与σ2方向压头在同时加载过程中互不干扰;(3)通过伺服液压系统控制加载功能,使得装置性能稳定,应力与位移加载精确,易于控制;(4)气体渗流系统采用蜂窝孔对试件进行面通气,确保试件进气端瓦斯压力均匀分布;(5)采用多种高精度传感器进行监测,实时记录煤体所受应力值、变形量及瓦斯渗流量。用两种不同应力路径下的渗流试验对该系统准确性和可靠性进行了验证,结果表明,该装置性能稳定可靠。该装置可用于揭示煤与瓦斯在三向应力条件下的耦合作用机制,为防治瓦斯灾害及研究瓦斯抽采提供了可靠的试验基础。 展开更多
关键词 采矿工程 气-固耦合 真三轴 三向应力 瓦斯渗流
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渗流-应力-化学耦合作用下岩石裂隙渗透特性试验研究 被引量：31
12
作者 盛金昌 李凤滨 +3 位作者 姚德生 黄青富 宋会彬 詹美礼 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1016-1025,共10页
为研究渗流-应力-化学耦合作用下岩石裂隙渗透特性变化规律,设计3组试验工况,在改变渗透压以及化学溶液的条件下,分别测定每种工况下的渗出水流量、渗出水离子浓度值以及渗出水pH值变化情况,进而得出裂隙渗透特性变化情况。通过处理试... 为研究渗流-应力-化学耦合作用下岩石裂隙渗透特性变化规律,设计3组试验工况,在改变渗透压以及化学溶液的条件下,分别测定每种工况下的渗出水流量、渗出水离子浓度值以及渗出水pH值变化情况,进而得出裂隙渗透特性变化情况。通过处理试验数据,总结分析各因素对裂隙渗透特性的影响,并建立裂隙开度变化率与渗出水中钙离子浓度值之间的关系式。试验结果表明,渗出水流量、裂隙开度总体趋势是随着时间逐渐减小的,最终趋于稳定状态;增大渗透压,稳定状态会被打破,裂隙的流量和开度都会增大,但最终趋于另一个稳定状态;化学溶液对岩体裂隙的侵蚀性大,对岩体渗透性的影响更明显。通过分析和提炼渗出水流量、裂隙开度、渗出水的离子浓度值以及渗出水的pH值等随时间变化的数据,及它们之间的内部关系,在理论上描述岩体裂隙在渗流-应力-化学耦合作用下的渗透特性,进一步揭示渗流-应力-化学耦合作用机制。 展开更多
关键词 岩石力学 渗流-应力-化学耦合 岩体裂隙 渗透特性 耦合试验
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应力-损伤-渗流耦合模型及在深部煤层瓦斯卸压实践中的应用 被引量：63
13
作者 杨天鸿 徐涛 +4 位作者 刘建新 唐世斌 唐春安 余启香 石必明 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第16期2900-2905,共6页
根据瓦斯渗流与煤体变形的基本理论,引入煤体变形过程中应力、损伤与透气性演化的耦合作用方程,建立了含瓦斯煤岩破裂过程固气耦合作用模型。应用该模型模拟分析了深部采动影响下瓦斯抽放过程中煤层透气性的演化和抽放孔周围瓦斯压力的... 根据瓦斯渗流与煤体变形的基本理论,引入煤体变形过程中应力、损伤与透气性演化的耦合作用方程,建立了含瓦斯煤岩破裂过程固气耦合作用模型。应用该模型模拟分析了深部采动影响下瓦斯抽放过程中煤层透气性的演化和抽放孔周围瓦斯压力的变化规律,认清了开采卸压瓦斯瞬态渗流的力学机制。模拟结果表明,采动影响使得处于其上部67m的煤层卸压,透气系数增大了2000多倍,卸压范围70m左右,同现场实际观测结果比较吻合。这对于进一步深入理解开采过程远程卸压瓦斯渗透性的演化、瓦斯抽放渗流的机制具有重要的理论和实践意义。 展开更多
关键词 采矿工程 含瓦斯煤 透气性 数值模拟 应力-损伤-渗流耦合
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单裂隙花岗岩在应力-渗流-化学耦合作用下的试验研究 被引量：54
14
作者 申林方 冯夏庭 +1 位作者 潘鹏志 周辉 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1379-1388,共10页
通过开展单裂隙花岗岩在恒定三轴应力及化学溶液渗透压作用下的试验,对单裂隙岩石在应力–渗流–化学耦合环境下的综合响应机制进行研究。结果表明,单裂隙花岗岩在同时承受三轴压缩荷载及渗透压作用时,其侧向蠕变变形一直以稳定速率增加... 通过开展单裂隙花岗岩在恒定三轴应力及化学溶液渗透压作用下的试验,对单裂隙岩石在应力–渗流–化学耦合环境下的综合响应机制进行研究。结果表明,单裂隙花岗岩在同时承受三轴压缩荷载及渗透压作用时,其侧向蠕变变形一直以稳定速率增加,显示水对裂隙面的物理软化效果,不同于完整岩石的扩容机制;应力作用下渗流溶液与裂隙表面矿物发生明显的溶解反应,其中反映硅铝酸岩矿物溶解的Al3+及SiO2浓度随时间递增,硅铝摩尔浓度比下降。扫描电镜下观察到长石、石英表面溶蚀孔洞及云母溶解后的不完整解理;随着裂隙接触面上水岩相互作用,水力开度发生变化。酸性溶液渗流情况下的水力开度降低,直至稳定;而蒸馏水渗流情况下的水力开度先增加直至稳定。造成此种不同变化规律是水岩化学反应及水力通道贯通两种因素的相互竞争的结果。对裂隙表面三维激光扫描表明,反应后裂隙面的JRC明显降低,表面趋于平缓化,表明应力作用下的溶解反应优先发展于矿物颗粒接触面。 展开更多
关键词 岩石力学 应力-渗流-化学耦合 单裂隙面 花岗岩
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黏土岩温度-渗流-应力耦合特性试验与本构模型研究进展 被引量：23
15
作者 陈卫忠 龚哲 +2 位作者 于洪丹 马永尚 田洪铭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1217-1238,共22页
高放废物处置库、垃圾填埋场等工程中常常涉及到温度场(T)、渗流场(H)和应力场(M)的耦合作用的问题。从试验和理论模型两个角度综述国内外黏土岩温度-渗流-应力耦合特性的研究进展,主要包括其传热特性、温度影响下的渗流特性、变形、强... 高放废物处置库、垃圾填埋场等工程中常常涉及到温度场(T)、渗流场(H)和应力场(M)的耦合作用的问题。从试验和理论模型两个角度综述国内外黏土岩温度-渗流-应力耦合特性的研究进展,主要包括其传热特性、温度影响下的渗流特性、变形、强度、蠕变特性。在此基础上,重点分析了黏土岩水-热迁移模型以及热-力耦合本构模型的适应性。基于上述认识,通过试验研究了比利时Boom clay在温度作用下的强度、渗透性、蠕变性等特征。结果表明:随着温度升高,Boom clay的强度有所降低,渗透性显著增强,蠕变速率明显加快。提出了适用于Boom clay的THM耦合弹塑性损伤模型,计算结果验证了模型能合理反映温度的影响。最后,探讨了黏土岩THM耦合机理研究的不足和今后的研究方向。 展开更多
关键词 黏土岩 温度-渗流-应力耦合 水热迁移 力学性质 本构模型
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双重介质温度场-渗流场-应力场耦合模型及三维数值研究 被引量：48
16
作者 赵延林 曹平 +2 位作者 赵阳升 林杭 汪亦显 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S2期4024-4031,共8页
在建立双重介质温度场-渗流场-应力场耦合微分控制方程基础上,提出研究裂隙岩体温度场-渗流场-应力场耦合的双重介质模型,对不同介质分别建立以节点位移、水压力和温度为求解量的三维有限元格式,提出该数学模型的求解策略与方法,开发双... 在建立双重介质温度场-渗流场-应力场耦合微分控制方程基础上,提出研究裂隙岩体温度场-渗流场-应力场耦合的双重介质模型,对不同介质分别建立以节点位移、水压力和温度为求解量的三维有限元格式,提出该数学模型的求解策略与方法,开发双重介质流固热耦合分析的计算程序,通过模拟地下2200m的高温岩体地热开发系统的算例发现,注入井附近温度场-渗流场-应力场三场耦合作用十分明显的,主干裂隙对渗流场、温度场和应力场的整体分布具显著影响。与渗流场-应力场耦合,应力场-温度场耦合进行比较,探讨各场耦合效应的强弱,可以得出,在一定空间、时间域内,往往存在着起主导控制作用的双场耦合系统,变温条件下温度场对裂隙渗流场具显著耦合作用,从而论证了存在温度变化梯度的岩土工程中进行三场耦合分析的重要性。 展开更多
关键词 岩石力学 温度场-渗流场-应力场耦合模型 双重介质 有限元法 三维数值模拟
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低温冻融条件下岩体温度-渗流-应力-损伤(THMD)耦合模型研究及其在寒区隧道中的应用 被引量：43
17
作者 谭贤君 陈卫忠 +1 位作者 伍国军 郑朋强 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期239-250,共12页
寒区隧道的围岩冻胀问题涉及到岩体温度场、渗流场、应力场以及冻融损伤相互作用的多场耦合问题。在THDM耦合机制分析基础上,基于连续介质力学、热力学、渗流力学、损伤力学以及分凝势理论,建立低温冻融条件下岩体THMD耦合模型。该模型... 寒区隧道的围岩冻胀问题涉及到岩体温度场、渗流场、应力场以及冻融损伤相互作用的多场耦合问题。在THDM耦合机制分析基础上,基于连续介质力学、热力学、渗流力学、损伤力学以及分凝势理论,建立低温冻融条件下岩体THMD耦合模型。该模型不仅考虑体积应变对岩体温度场和渗流场的影响,温度梯度和渗透压力对岩体应力场的影响,还根据寒区工程实际,考虑冻胀压力和冻融循环对岩体劣化损伤的影响。数值仿真某寒区管道工程的冻胀过程,与现场的实测结果对比表明:该模型能很好地反映岩土体由于负温所产生的冻胀现象。在此基础上,分析极端气候条件下嘎隆拉隧道围岩冻胀力的变化规律,并对隧道在经历不同冻融循环次数后的变形和受力特征进行探讨。研究结果表明:极端气候条件下嘎隆拉隧道围岩的最大冻胀力达到1.6 MPa,冻融循环对隧道衬砌受力影响较大。 展开更多
关键词 隧道工程 寒区隧道 冻融循环 温度-渗流-应力-损伤(THMD)耦合模型 冻胀
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真三轴应力条件下修正邓肯-张模型的试验研究 被引量：21
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作者 许萍 邵生俊 +1 位作者 张喆 罗爱忠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3359-3364,共6页
邓肯-张非线性模型已经被广泛的应用于工程实践的应力-应变数值分析中。考虑轴对称应力条件下邓肯-张模型应用于复杂应力时存在的不足,依据原状土的真三轴试验数据对邓肯-张模型预测结果与实测结果进行比较,论证了复杂应力条件下邓肯-... 邓肯-张非线性模型已经被广泛的应用于工程实践的应力-应变数值分析中。考虑轴对称应力条件下邓肯-张模型应用于复杂应力时存在的不足,依据原状土的真三轴试验数据对邓肯-张模型预测结果与实测结果进行比较,论证了复杂应力条件下邓肯-张模型的适用性。通过考虑真三轴试验应力条件下中主应力对大主应变的影响,邓肯-张E-B模型大主应变叠加中、小主应力差作用产生的变形,提出了不同中主应力比的邓肯-张E-B模型参数确定方法,建立了复杂应力路径条件下修正的邓肯-张E-B模型。经与西安原状土真三轴试验结果进行比较,验证了修正邓肯-张E-B模型的正确性,为邓肯-张模型在复杂应力条件下的应用提供了途径。 展开更多
关键词 真三轴试验 应力路径 修正邓肯-张模型 模型参数确定方法
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非饱和岩石温度-渗流-应力耦合模型研究 被引量：13
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作者 陈卫忠 谭贤君 +1 位作者 伍国军 贾善坡 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2395-2403,共9页
以研究岩石孔隙比和含水量两个基本量为出发点,考虑温度对渗流黏滞系数和孔隙比的影响、温度梯度引起的流体流动以及流体流动引起的热对流的影响,应用修正的Darcy定律、Fourier定律等,推导出非饱和岩石在温度–渗流–应力耦合作用下的... 以研究岩石孔隙比和含水量两个基本量为出发点,考虑温度对渗流黏滞系数和孔隙比的影响、温度梯度引起的流体流动以及流体流动引起的热对流的影响,应用修正的Darcy定律、Fourier定律等,推导出非饱和岩石在温度–渗流–应力耦合作用下的平衡方程、流体物质守恒方程、气体质量守恒方程和能量方程。并将建立的多场耦合力学模型应用于一泥岩竖井的开挖、支护过程,重点分析围岩和衬砌内温度场、渗流场的变化规律,以及泥岩竖井在开挖、支护和运行过程中饱和度的变化规律。研究成果对我国地下石油、核废料储存以及高寒地区的隧道工程设计与施工具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 岩石力学 泥岩 非饱和 温度-渗流-应力耦合模型
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越江隧道施工过程的渗流-应力耦合分析 被引量：16
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作者 靳晓光 李晓红 张燕琼 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期62-67,共6页
隧道开挖和由开挖引起的地下水渗流引起围岩应力重新分布,对隧道围岩的稳定性有重要的影响。本文把隧道开挖过程与渗流场边界的变化紧密联系起来,根据渗流场边界建立了合理的三维有限元分析模型,对规划完成的某越江隧道开挖过程的水-力... 隧道开挖和由开挖引起的地下水渗流引起围岩应力重新分布,对隧道围岩的稳定性有重要的影响。本文把隧道开挖过程与渗流场边界的变化紧密联系起来,根据渗流场边界建立了合理的三维有限元分析模型,对规划完成的某越江隧道开挖过程的水-力耦合效应进行了研究,建立了稳定流条件下渗流-应力耦合的基本方程,分析了孔隙水压力随隧道开挖过程的变化规律和水力耦合对围岩位移、应力及支护结构应力的影响程度。数值计算结果表明,渗透系数大的岩层渗流速度和位移受渗流的影响较大,渗流使隧道围岩的位移和应力及支护结构的应力都有较大的增加,水下隧道的设计和施工应该考虑渗流效应。 展开更多
关键词 越江隧道 渗流-应力耦合 位移 应力 数值模拟
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