水力耦合作用下岩体粗糙裂隙渗流及滑移失稳机理研究
发布时间：2021-12-17 11:09
对于地下资源开采工程而言（采矿工程、压裂工程、油气工程等）,其所面临的天然岩体介质通常赋存于稳定的地应力及地下水环境之中,但在遭到开采扰动等外界因素干扰时,岩体周围所形成的不平衡的采动应力场会诱发岩体内部的大量微裂纹起裂、扩展和贯通,而贯通所形成的次生裂隙会在采动应力（正应力及剪应力）的进一步作用下发生压缩闭合及剪切滑移,从而造成岩体渗透性能的改变;岩体渗透性的变化同时也会影响岩体内水压力及应力场的分布,进而反作用于岩石破裂损伤及岩体裂隙的剪切失稳过程,最终造成岩体介质应力-水环境的失衡。此外,岩体裂隙的粗糙本质属性对其力学及渗流特征有着巨大影响,其因而会使得上述裂隙在水力耦合下的渗流及滑移失稳特征变得愈加复杂。由此可知,资源开采工程中岩体内采动裂隙的演化对地下水-地应力的平衡起着支配性作用,而掌握岩体粗糙裂隙在水力耦合下的渗流特性演化及滑移失稳机理对于资源开采过程中地下水体及围岩的稳定性控制都有着重要的理论及工程意义。本文以“水力耦合作用下岩体粗糙裂隙的渗流及滑移失稳机理”为主要研究课题,通过大量试验工作对岩体裂隙的粗糙特征、渗流及滑移失稳特性进行研究,并由此建立了岩体粗糙裂隙水力耦...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：244 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
岩体单裂隙法向应力-渗流耦合示意图
anan-Jing 模型[45]，Amadei&Saeb 模型[46]，Souley 模型[47]等。知，第三种方法具有完善的理论基础，且考虑了影响裂隙力学特得其比第一和第二种方法更具有适用性。除上述裂隙水力耦合特征外，裂隙充填物特性及分布、裂隙长度流规律产生影响[48]。速宝玉等[49]通过在两平行玻璃板间填充河砂用试验和理论方法得出了充填裂隙的渗透系数计算公式；综上所征的作用影响是目前研究裂隙水力耦合所须考虑的两大关键因素力作用下岩体单裂隙水力耦合特性研究现状隙法向应力水力耦合特性所取得的研究进展相比，人们对单裂隙展的研究较少，这一方面是因为剪切试验过程中渗透流体的密封是由于剪切过程的动态特性使得理论模型难以建立。（岩体单裂下图 1-2 所示）
太原理工大学博士研究生学位论文此外，岩体上下裂隙面的不完全匹配会造成裂隙间存在大量的空隙和微凸体接触图 2-2 所示，这使得岩石裂隙呈现一定的几何特性。由图 2-2 可知，从整体来看，岩石上下表面是近似匹配的，且表面轮廓的全局起伏变化影响着裂隙的宏观粗糙特里称之为裂隙的 “表面几何特征”；而从放大的局部来看，岩石上下表面并不匹配存在微凸体接触（ e =0 m）及开度（ e 0 m），这构成了裂隙间的空隙和接触域均匀分布，从而影响着裂隙的细观几何特性，这里称之为裂隙的“内部几何特征”。2z 代表裂隙的下表面和上表面的高程， e 表示裂隙开度，而基准线则代表裂隙高 0 点。由此可知，裂隙的表面及内部几何特征共同决定着粗糙岩石裂隙的几何特
【参考文献】：
期刊论文
[1]含水压粗糙岩石裂隙有效应力规律研究[J]. 陈跃都,梁卫国,杨健锋,廉浩杰,肖宁. 岩石力学与工程学报. 2018(S2)
[2]脆性岩石三轴压缩渐裂过程中的渗透性演化规律研究[J]. 王伟,李雪浩,胡大伟,曹亚军. 岩土力学. 2016(10)
[3]基于摩擦滑动的峰后断续灰岩力学特性的研究[J]. 刘洋,刘长武,王东,叶定阳,周卓灵. 煤炭学报. 2014(02)
[4]硬岩裂纹起裂强度和损伤强度取值方法探讨[J]. 周辉,孟凡震,卢景景,张传庆,杨凡杰. 岩土力学. 2014(04)
[5]压缩应力条件下花岗岩损伤演化特征及其对渗透性影响研究[J]. 陈亮,刘建锋,王春萍,刘健,苏锐,王驹. 岩石力学与工程学报. 2014(02)
[6]节理剪胀耦合的岩体渗透特性数值研究与经验公式[J]. 赵延林,王卫军,万文,赵伏军,王敏. 煤炭学报. 2013(01)
[7]脆性岩石全应力应变过程中渗透性突变研究[J]. 姜春露,孙强,姜振泉,朱术云. 中南大学学报(自然科学版). 2012(02)
[8]考虑损伤作用的岩体流固耦合分析[J]. 刘明,章青,徐康,范颖. 中国农村水利水电. 2011(08)
[9]基于连续介质离散元的双重介质渗流应力耦合模型[J]. 刘洋,李世海,刘晓宇. 岩石力学与工程学报. 2011(05)
[10]高强度综放开采采动覆岩破坏高度及裂隙发育演化监测分析[J]. 张玉军,李凤明. 岩石力学与工程学报. 2011(S1)
博士论文
[1]裂隙岩体承压渗流演化特征及其水力学机制研究[D]. 周海涛.中国矿业大学 2017
[2]高压渗流作用下裂隙岩体损伤演化机制研究[D]. 梁德贤.中国矿业大学 2016
[3]渗流—应力耦合作用下岩石损伤破裂演化模型与煤层底板突水机理研究[D]. 陆银龙.中国矿业大学 2013
[4]岩石结构面力学及水力特性实验研究[D]. 王小江.武汉大学 2013
[5]粗糙节理网络模拟及裂隙岩体水力耦合特性研究[D]. 吴月秀.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2010
[6]基于DDA的裂隙岩体水力耦合研究[D]. 郑春梅.山东大学 2010
[7]裂隙岩体应力—损伤—渗流耦合理论、试验及工程应用研究[D]. 陈红江.中南大学 2010
[8]化学溶液及其水压作用下灰岩破裂过程宏细观力学试验与理论分析[D]. 姚华彦.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2008
本文编号：3539995
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：244 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
岩体单裂隙法向应力-渗流耦合示意图
anan-Jing 模型[45]，Amadei&Saeb 模型[46]，Souley 模型[47]等。知，第三种方法具有完善的理论基础，且考虑了影响裂隙力学特得其比第一和第二种方法更具有适用性。除上述裂隙水力耦合特征外，裂隙充填物特性及分布、裂隙长度流规律产生影响[48]。速宝玉等[49]通过在两平行玻璃板间填充河砂用试验和理论方法得出了充填裂隙的渗透系数计算公式；综上所征的作用影响是目前研究裂隙水力耦合所须考虑的两大关键因素力作用下岩体单裂隙水力耦合特性研究现状隙法向应力水力耦合特性所取得的研究进展相比，人们对单裂隙展的研究较少，这一方面是因为剪切试验过程中渗透流体的密封是由于剪切过程的动态特性使得理论模型难以建立。（岩体单裂下图 1-2 所示）
太原理工大学博士研究生学位论文此外，岩体上下裂隙面的不完全匹配会造成裂隙间存在大量的空隙和微凸体接触图 2-2 所示，这使得岩石裂隙呈现一定的几何特性。由图 2-2 可知，从整体来看，岩石上下表面是近似匹配的，且表面轮廓的全局起伏变化影响着裂隙的宏观粗糙特里称之为裂隙的 “表面几何特征”；而从放大的局部来看，岩石上下表面并不匹配存在微凸体接触（ e =0 m）及开度（ e 0 m），这构成了裂隙间的空隙和接触域均匀分布，从而影响着裂隙的细观几何特性，这里称之为裂隙的“内部几何特征”。2z 代表裂隙的下表面和上表面的高程， e 表示裂隙开度，而基准线则代表裂隙高 0 点。由此可知，裂隙的表面及内部几何特征共同决定着粗糙岩石裂隙的几何特
【参考文献】：
期刊论文
[1]含水压粗糙岩石裂隙有效应力规律研究[J]. 陈跃都,梁卫国,杨健锋,廉浩杰,肖宁. 岩石力学与工程学报. 2018(S2)
[2]脆性岩石三轴压缩渐裂过程中的渗透性演化规律研究[J]. 王伟,李雪浩,胡大伟,曹亚军. 岩土力学. 2016(10)
[3]基于摩擦滑动的峰后断续灰岩力学特性的研究[J]. 刘洋,刘长武,王东,叶定阳,周卓灵. 煤炭学报. 2014(02)
[4]硬岩裂纹起裂强度和损伤强度取值方法探讨[J]. 周辉,孟凡震,卢景景,张传庆,杨凡杰. 岩土力学. 2014(04)
[5]压缩应力条件下花岗岩损伤演化特征及其对渗透性影响研究[J]. 陈亮,刘建锋,王春萍,刘健,苏锐,王驹. 岩石力学与工程学报. 2014(02)
[6]节理剪胀耦合的岩体渗透特性数值研究与经验公式[J]. 赵延林,王卫军,万文,赵伏军,王敏. 煤炭学报. 2013(01)
[7]脆性岩石全应力应变过程中渗透性突变研究[J]. 姜春露,孙强,姜振泉,朱术云. 中南大学学报(自然科学版). 2012(02)
[8]考虑损伤作用的岩体流固耦合分析[J]. 刘明,章青,徐康,范颖. 中国农村水利水电. 2011(08)
[9]基于连续介质离散元的双重介质渗流应力耦合模型[J]. 刘洋,李世海,刘晓宇. 岩石力学与工程学报. 2011(05)
[10]高强度综放开采采动覆岩破坏高度及裂隙发育演化监测分析[J]. 张玉军,李凤明. 岩石力学与工程学报. 2011(S1)
博士论文
[1]裂隙岩体承压渗流演化特征及其水力学机制研究[D]. 周海涛.中国矿业大学 2017
[2]高压渗流作用下裂隙岩体损伤演化机制研究[D]. 梁德贤.中国矿业大学 2016
[3]渗流—应力耦合作用下岩石损伤破裂演化模型与煤层底板突水机理研究[D]. 陆银龙.中国矿业大学 2013
[4]岩石结构面力学及水力特性实验研究[D]. 王小江.武汉大学 2013
[5]粗糙节理网络模拟及裂隙岩体水力耦合特性研究[D]. 吴月秀.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2010
[6]基于DDA的裂隙岩体水力耦合研究[D]. 郑春梅.山东大学 2010
[7]裂隙岩体应力—损伤—渗流耦合理论、试验及工程应用研究[D]. 陈红江.中南大学 2010
[8]化学溶液及其水压作用下灰岩破裂过程宏细观力学试验与理论分析[D]. 姚华彦.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2008
本文编号：3539995
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