隨機介質(zhì)固熱耦合數(shù)學(xué)模型與巖石熱破裂數(shù)值實驗.pdf

1、該文從巖石介質(zhì)的非均勻性特征入手,在引入巖石非均勻性細觀統(tǒng)計描述和物理學(xué)愈滲理論的基礎(chǔ)上,主要的研究內(nèi)容如下:1.考慮巖石顆粒的物理力學(xué)性質(zhì)的隨機非均勻性,從理論上建立了隨機非均質(zhì)熱彈塑性力學(xué)模型和隨機介質(zhì)固熱耦合數(shù)學(xué)模型,并推導(dǎo)隨機介質(zhì)模型的有限元數(shù)值解法.這些方程與方法,奠定了巖石熱破裂研究的基礎(chǔ).2.對巖石隨機介質(zhì)的熱彈性力學(xué)模型的平面軸對稱問題和球?qū)ΨQ問題分別進行了解析分析,提出了巖石物理力學(xué)參數(shù)作為隨機變量在解析分析中的處理方

2、法,并給出在隨機指數(shù)分布和韋泊分布下的解析解;對隨機介質(zhì)固熱耦合數(shù)學(xué)模型的平面軸對稱問題也求出了解析解,包括位移、變形和熱應(yīng)力的精確解.3.在二維隨機非均質(zhì)熱彈塑性力學(xué)模型和四種隨機分布(均勻分布、指數(shù)分布、正態(tài)分布和weibull分布)下,在高溫條件下,對熱膨脹系數(shù)變化引起的巖石破裂門檻值溫度的變化做了詳細研究,揭示了巖石熱破裂規(guī)律及門檻值溫度隨分布參數(shù)m的變化規(guī)律.4.在平面隨機介質(zhì)固熱耦合數(shù)學(xué)模型和三種隨機分布(指數(shù)分布、正態(tài)分布

3、和weibull分布)下,對巖石的熱物理特性(包括溫度分布隨熱傳導(dǎo)系數(shù)和比熱容的變化規(guī)律)、巖石的滲透率和熱破裂細觀機理進行了數(shù)值實驗的研究.通過數(shù)值實驗詳細討論和分析了由于溫度和巖石的非均勻性的作用下巖石試件中的裂紋的產(chǎn)生、形成、擴展、匯合以及貫通過程的變化規(guī)律,從隨機介質(zhì)固熱耦合方面揭示了巖石熱破裂的本質(zhì).這為深部開采提供了可靠的理論依據(jù),同時對巖土工程也具有一定的指導(dǎo)意義.5.采用隨機介質(zhì)固熱耦合數(shù)學(xué)模型,在正態(tài)分布、指數(shù)分布和w