三维应力下岩体试件峰后的渗流特性研究

发布时间：2017-05-20 05:14

  本文关键词：三维应力下岩体试件峰后的渗流特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：裂隙岩体渗流是岩体水力学问题研究的主要内容之一。它就是流体在其中通过裂隙进行流动的、一种与人类一些工程活动相关密切的现象。在石油工程、建筑工程、环境工程、水电工程以及矿山工程等方面,裂隙岩体渗流的相关理论都有着非常重要的指导意义,同时也是各工程必须面临、研究和解决的问题。因此,本文就基于三维加载作用下岩体试件峰后的渗流试验进行研究,分析研究其渗流特性。本文主要采用试验研究和理论分析相结合的办法来对三维应力作用下岩石试件峰后的渗流规律进行分析研究。在试验研究方面,本文采用微型三轴加载渗流试验机来进行岩石试件的单轴压缩试验和三维应力作用下岩石试件峰后的渗流试验,根据单轴压缩试验结果进行绘制岩石试件的应力-应变曲线及其破裂形式,分析其单轴压缩过程中的变形情况及受力特点;另外,根据三维应力下渗流试验结果进行绘制其渗透率与应力之间的变化曲线,并对其进行分析。在理论分析方面,从岩石力学和渗流力学方面对其展开分析,用经验公式来对岩石试件峰后的渗透率与应力之间的关系进行描述,同时分析岩石试件峰后渗透率应力敏感性,分析比较三轴压力加载作用下岩石试件峰后渗透率对各向应力的敏感度,研究其渗透率与峰值强度之间关系、经验公式中参数与应力之间的关系以及岩石破坏形式对渗透率的影响。通过试验研究和理论分析,本文主要得出岩石渗透率与应力之间符合指数函数关系,当岩石结构破坏程度较大时,用幂函数来描述其渗透率与应力之间的关系更为贴切,裂隙渗透率对垂直于其结构面的法向应力敏感度高,裂隙渗透率随岩石峰值强度先增后减再变大。
【关键词】：三维应力 岩体试件 峰值强度 渗透率
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 国内外研究现状12-21
• 1.2.1 裂隙岩体渗流研究的现状12-14
• 1.2.2 渗流与应力耦合关系研究14-17
• 1.2.3 裂隙岩体渗透系数的计算17-21
• 1.3 研究的内容21-23
• 第二章 裂隙岩体渗流基础理论23-43
• 2.1 渗流的基础理论23-32
• 2.1.1 裂隙岩体渗流的基本参数23-24
• 2.1.2 裂隙岩体的结构特征24-29
• 2.1.3 压力流体对固体骨架作用29-32
• 2.2 裂隙岩体的渗流规律32-36
• 2.2.1 裂隙岩体的渗流特点32-35
• 2.2.2 单个裂隙内水流运动规律35-36
• 2.2.3 平行裂隙组水力特征36
• 2.3 裂隙岩体应力或变形与渗流的影响规律36-40
• 2.3.1 裂隙岩体渗透性与应力的关系36-37
• 2.3.2 裂隙岩体渗透系数与变形的关系37-38
• 2.3.3 裂隙岩体渗透系数与应变关系38-40
• 2.4 小结40-43
• 第三章 三轴加载下岩体试件强度及其峰后渗流试验43-63
• 3.1 试验设备43-46
• 3.1.1 微型三轴渗流试验机43-44
• 3.1.2 微型钻铣床44-45
• 3.1.3 高精度台式手动压力泵45
• 3.1.4 低速金刚石切割机45-46
• 3.1.5 其他实验设备46
• 3.2 试件制备46-47
• 3.2.1 材料的选取46-47
• 3.2.2 试件的加工47
• 3.3 试验方案47-48
• 3.4 试验过程48-51
• 3.4.1 实验准备48-49
• 3.4.2 实验步骤49-51
• 3.5 试验结果51-60
• 3.5.1 不同岩石试件强度及分析51-53
• 3.5.2 岩体峰值强度与其峰后渗透率的关系53-55
• 3.5.3 岩石破坏形式与其峰后渗透性之间的关系55-60
• 3.6 小结60-63
• 第四章 岩体试件峰后渗流试验分析63-85
• 4.1 应力与渗透率的关系分析63-71
• 4.1.1 围压对岩体峰后渗透性影响规律63-67
• 4.1.2 轴压对岩体峰后渗透率影响规律67-71
• 4.2 试验结果拟合分析71-79
• 4.2.1 岩体峰后渗透率与围压指数拟合结果及分析71-74
• 4.2.2 岩体峰后渗透率与轴压指数拟合结果及分析74-78
• 4.2.3 岩体峰后渗透率与围压负幂函数拟合结果及分析78-79
• 4.3 参数与应力的关系分析79-82
• 4.3.1 k0与应力的关系79-81
• 4.3.2 材料参数a与应力的关系81-82
• 4.4 应力敏感性分析82-83
• 4.5 岩体峰后渗透率对轴压、围压敏感程度的比较83-84
• 4.6 小结84-85
• 第五章 结论与展望85-89
• 5.1 结论85-86
• 5.2 不足与展望86-89
• 参考文献89-93
• 致谢93-95
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与科研项目95

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