水力耦合作用下砂巖應(yīng)力-損傷-滲流協(xié)同演化規(guī)律及細(xì)觀數(shù)值仿真.pdf

1、隨著世界范圍內(nèi)大型水利水電工程、地?zé)衢_采工程、石油天然氣工程、高放廢料深埋處置工程等不斷興建，越來越多的涉及巖體多場耦合的問題受到工程界和學(xué)術(shù)界的共同關(guān)注。工程荷載、地應(yīng)力和地下水壓力的耦合環(huán)境直接影響各類巖體工程的設(shè)計施工和建成后的穩(wěn)定性。當(dāng)壓力水滲透到巖體微缺陷中，將產(chǎn)生附加張應(yīng)力，巖石的滲流、變形及破壞過程變得異常復(fù)雜。
　　巖石所處的應(yīng)力環(huán)境、損傷發(fā)展和滲流過程并非孤立變化，三者之間存在明顯的協(xié)同性。在涉及高地應(yīng)力、高滲透

2、壓的巖石工程中如果不能正確評價巖體的應(yīng)力-損傷-滲流的協(xié)同演化規(guī)律，可能產(chǎn)生無法預(yù)計的嚴(yán)重后果。因此圍繞巖石應(yīng)力-損傷-滲流的協(xié)同演化規(guī)律十分值得研究和關(guān)注。
　　本文在國家自然科學(xué)基金（51109084）的資助下，進(jìn)行了水力耦合下的三軸試驗和聲發(fā)射實時監(jiān)測。獲得了圍壓（10、20、30MPa）和滲透壓（1、4、7MPa）兩個因素在三個不同應(yīng)力水平下的9組試驗結(jié)果，包括應(yīng)力-應(yīng)變曲線、滲透率、聲發(fā)射數(shù)據(jù)及破壞模式等。宏觀試驗結(jié)果初

3、步定性展示了砂巖應(yīng)力-損傷-滲流之間的協(xié)同演化規(guī)律，并為下一步細(xì)觀模擬工作提供了模型參照和數(shù)據(jù)支持。
　　符合室內(nèi)試驗條件及宏觀參數(shù)的細(xì)觀模擬工作在 PFC2D平臺上展開，采用自主編制的水力耦合雙軸壓縮程序進(jìn)行模擬。模擬工作主要分為考慮圍壓效應(yīng)和考慮滲透壓效應(yīng)兩部分。
　　考慮圍壓效應(yīng)時研究了不同圍壓下砂巖壓縮變形過程中的聲發(fā)射時空分布、接觸力鏈和位移場，及其與脆延轉(zhuǎn)換之間的聯(lián)系。并從細(xì)觀機(jī)制上解釋了動態(tài)孔隙率分布對滲透性能