浸油條件下飽和巖體損傷斷裂機(jī)制研究.pdf

1、巖體的損傷斷裂機(jī)制是巖體力學(xué)性能研究的重點(diǎn)，關(guān)系到地下建筑物(隧道、儲(chǔ)油庫等)的長期穩(wěn)定和正常使用，是現(xiàn)今地下工程研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)問題之一。對比常見的地下洞室，地下水封儲(chǔ)油庫在正常運(yùn)營期間，洞庫圍巖一直處于飽水狀態(tài)，且洞室周邊飽水巖體長期受到所儲(chǔ)藏油體作用，故圍巖的物理力學(xué)特性可能受到環(huán)境的影響，進(jìn)而影響了圍巖的損傷斷裂。而目前對地下水封儲(chǔ)油庫的研究多采用常規(guī)的理論分析模型，未考慮油水間的相互作用，缺少相應(yīng)的試驗(yàn)依據(jù)，因此應(yīng)加強(qiáng)浸油條件

2、下飽水巖體的損傷斷裂機(jī)制研究。本文針對地下水封儲(chǔ)油庫，主要從試驗(yàn)和理論模型兩個(gè)方面對浸油條件下飽水巖體的損傷斷裂機(jī)制進(jìn)行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對完整巖石，通過對浸油條件下飽水砂巖圓柱試件進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，得到了飽水巖石的彈性模量、泊松比、單軸壓縮強(qiáng)度和破壞模式等宏觀性質(zhì)受環(huán)境條件的影響，在此基礎(chǔ)上分析了浸油條件對飽水巖石損傷破壞的影響，探索了含油環(huán)境下飽水巖石的損傷演化規(guī)律，并結(jié)合聲發(fā)射儀檢測得到的聲發(fā)射事件數(shù)和能

3、量等數(shù)據(jù)對巖石的破壞進(jìn)行分析。⑵針對裂隙巖體，對浸油條件下含有非貫通裂隙的飽水砂巖矩形試件進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，通過得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、破壞后試件的特征以及加載過程中非貫通裂隙間的貫通發(fā)展過程，對比分析了浸油和未浸油兩種情況下巖板預(yù)制裂隙連接情況的差異，探討了油對含有非貫通裂隙的飽水砂巖破壞機(jī)制的影響；同時(shí)分析了裂隙傾角和裂隙布置形式的不同對含有非貫通裂隙的飽水砂巖破壞機(jī)制的影響。⑶基于浸油條件下飽水巖體的特性，在熱力學(xué)框架和損傷力學(xué)的基

4、礎(chǔ)下，根據(jù)混合物理論和平均化方法推導(dǎo)得到巖體的變形功，初步分析了油-水環(huán)境對巖體變形的影響；采用雙應(yīng)力變量進(jìn)行分析，通過有效應(yīng)力原理將油水間的毛細(xì)作用引入到固相的彈塑性分析中，提出了一種考慮油-水條件的塑性屈服條件，進(jìn)一步分析了油、水的毛細(xì)作用和飽和度對巖體強(qiáng)度和剛度的影響；通過一致性條件，推導(dǎo)得到了液相和固相共同作用下的應(yīng)力應(yīng)變間增量關(guān)系表達(dá)式；同時(shí)，考慮巖體拉、壓損傷狀態(tài)的不同，結(jié)合拉、壓損傷準(zhǔn)則和損傷演化規(guī)律，建立了一種油-水環(huán)境