|
|
|
| 裂隙岩体渗流场2损伤场耦合理论研究及工程应用 |
| 郑少河 |
|
RESEARCH ON COUPLING THEORY BETWEEN SEEPAGE AND DAMAGE OF FRACTURED ROCK MASS AND ITS
APPLICATION TO ENGINEERING |
|
|
摘要 博士学位论文摘要 以岩体结构控制论为基础, 把裂隙岩体看作由离散介质和拟连续介质岩体组成的复杂介
质岩体。从理论分析和数值模拟两个方面, 对地下水的渗流场与裂隙岩体的损伤场之间的相互作用机理进行
了深入系统的研究, 具体工作有以下几个方面:
(1) 从地质学、岩体力学、统计学的角度出发, 定量化分析了岩体裂隙的几何特征和裂隙岩体渗透特性,
为渗流场与损伤场的耦合研究奠定了基础。
(2) 基于Betti 能量互易定理, 系统研究了应力场与渗流场共同作用下的岩体损伤演化机制, 建立了考虑
渗透压力的三维含水裂隙岩体脆弹性和弹塑性断裂损伤本构模型和损伤演化方程。研究结果表明:渗透压力
可显著提高裂隙尖端应力强度因子, 增加岩体的柔度, 降低岩体强度, 对裂隙岩体的力学特性具有明显的削
弱作用。
(3) 从岩体裂隙变形角度出发, 建立了三维应力作用下考虑渗流与变形耦合效应的单裂隙渗流物性方
程, 从理论上推导了拟连续介质岩体渗透张量表达式。基于岩体裂隙的损伤变形, 提出了裂隙岩体渗透张量
演化方程。
(4) 以岩体结构力学为基础, 根据裂隙发育规模与工程尺度的关系, 建立了非稳态裂隙岩体渗流模型。
该模型充分体现了主干裂隙在渗流中的强导水作用和网络状裂隙的贮水功能与渗流滞后效应。与以往研究成
果相比, 克服了单纯离散介质渗流模型工作量大和拟连续介质渗流模型不能正确反映裂隙水力学特性的缺
点。本文还对渗流分析中存在的若干问题进行了研究。
(5) 针对岩土工程中大小裂隙共存的特点, 建立了包含离散介质和拟连续介质的裂隙岩体水力学模型,
并自行开发了相应的有限元软件CPSS3D。
(6) 将本文所建裂隙岩体水力学模型应用于某水利工程的高边坡开挖中, 计算结果表明, 该模型具有较
好的实用性与可靠性。
|
|
| 关键词 ：
断裂,
损伤演化,
渗流,
耦合,
离散介质,
拟连续介质,
裂隙岩体水力学模型
|
|
收稿日期: 2000-10-06
|
| [1] |
梁艳坤1，张 昕1*，贾明慧1，王文学1，袁世冲2，张丁阳3，李明胜4，王志奇5. 考虑流–固相变的硅溶胶浆液在动水裂隙中的扩散规律研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(6): 1707-1722. |
| [2] |
李博涛1，2，3，谭宇轩1，林海飞4，5*，魏建平1，2，3，张宏图1，2，3，李树刚4，5，魏宗勇4，5，王 裴4，罗荣卫4，刘彦伟1，2，3. 液氮冻结不同温度煤体力学特性及细观损伤演化规律研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(6): 1757-1772. |
| [3] |
柳秀洋1，2，徐鼎平1*，江 权1，李邵军1. 基于矿物纳米压痕测试的岩石力学参数跨尺度估计方法[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(5): 1489-1502. |
| [4] |
王雁冰1*，汪东宸1，朱现峰2，乐海涛3，赵临生3，王 潇4，钟子剑1，颜 磊5，房万伟5. 基于DIC技术的液氧相变致裂砂岩破坏特性及裂纹扩展规律研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(5): 1426-1444. |
| [5] |
梅贤丞1，2，崔 臻1，2*，盛 谦1，2，陈 健1，2，费 扬1，2，唐浪洲1，2，赵 旭3，黎若寒4，黄景琦5. 跨活断层隧道“强震–错动”耦合效应的物理模拟研究(I)：试验系统与方法[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(5): 1304-1320. |
| [6] |
蒋尚伟1，2，付晓东1，2*，康景宇1，2，丁海锋1，2. 基于贝叶斯网络的地震滑坡灾害链风险评估模型研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(5): 1348-1364. |
| [7] |
李新平1，2，3，李文灏1，2，周正荣2，4，朱应伟1，2，瞿登星2*，肖文轩2，匡林枫2. 基于数字岩心的礁灰岩力学尺寸效应机制研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(4): 980-995. |
| [8] |
刘 杰1，2，卢文波1，2*，王高辉1，2，蒋宏杰1，2，严 鹏1，2，熊峻巍1，2. 爆破漏斗试验中的尺寸效应[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(4): 1095-1114. |
| [9] |
王志良1，肖智桓1，申林方1*，刘海明1，李 泽1，李 淼2. 基于物理信息神经网络能量桩周土体热–力耦合高效求解方法[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(3): 903-917. |
| [10] |
迟明杰1，2*，马笙杰3，吕明洋1，2，陈学良1，2. 凸起地形与上覆土层对地震动特性的影响[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(3): 856-874. |
| [11] |
王驰宇1，王彤标2，谢亚辰3，廖建兴1，2*，周 庆1. 干热岩裂隙剪切渗流试验与增强型地热系统热性能数值评估研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(2): 578-593. |
| [12] |
韩俊艳，赵仕泽，毕延松，侯本伟*，许成顺. 逆断层震错耦合下含腐蚀缺陷埋地管道地震响应及预测方法研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(2): 537-552. |
| [13] |
贺思悦1，2*，陈 旭3，黄 超3，张江江3，汪 波4，李国良1，宋战平2. 动态等幅循环荷载作用下砂岩剪切–渗流试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(2): 397-411. |
| [14] |
邱 豪1，张文康1，廖飞宇1，刘 杰2，周 磊3，郑居焕4* . 不同倾斜界面的高强砂浆–花岗岩试件动态裂纹扩展行为研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(1): 79-98. |
| [15] |
刘殷彤1，2，毛灵涛2，3，程建超1，张 辽1，侯孟冬1，毛婷婷1，王帅雄1，刘升贵1，薛东杰1，2，3，4*. 岩石粗糙裂隙渗流逾渗机制[J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(1): 118-143. |
|
|
|
|
