基于花岗岩非均质性压缩破坏及流固耦合数值模拟研究
发布时间：2021-05-08 05:37
自然条件下部分岩石（如花岗岩）由不同矿物构成,且矿物间物理力学性质相差较大,因此对于岩石力学方面研究很难将其看作均质体。工程开挖中会造成应力场的变化,还有不可避免的地下水的影响,这对工程中岩石的稳定性问题是极大的挑战。如何通过各种手段掌握真实岩石在复杂环境下的变形机制与破坏机理就成了岩石力学领域十分重要的问题。鉴于此,针对花岗岩非均质性及工程中应力场与渗流场耦合作用,开展了考虑花岗岩非均质性的流固耦合破坏过程模拟研究。本文主要研究内容与成果如下:（1）通过有限元软件ABAQUS建立了花岗岩均质计算模型,进行单轴、三轴压缩及三轴流固耦合数值模拟以探究将花岗岩作为均质考虑岩样的力学响应及变形规律,给出岩样破坏形态、应力分布图、全过程应力—应变曲线及渗流速度矢量图。得出均质计算模型破坏形式较为简单,围压可以有效增加岩样承受荷载能力,渗透压会改变岩样内部网格应力及应变状态从而导致破坏形式有所变化,因此工程实际中水对岩体的作用不容忽视。（2）建立非均质模型,改变矿物间强度比及空间分布形式进行三轴压缩模拟,得出软弱矿物对岩样破坏有诱导作用,岩样往往沿软弱矿物构成的结构弱面形成宏观破坏面。对基于花岗...
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景、意义和目的
1.2 国内外研究现状
1.2.1 岩石压缩破坏试验及数值模拟研究
1.2.2 岩石细观矿物非均质性研究
1.2.3 岩石应力渗流耦合研究
1.3 存在问题
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第2章 花岗岩均质模型压缩破坏数值模拟
2.1 数值模拟基础
2.1.1 ABAQUS介绍
2.1.2 Mohr—Coulomb准则
2.1.3 流固耦合基础
2.2 基本计算参数
2.3 花岗岩均质模型单轴压缩破坏过程数值模拟
2.3.1 塑性应变特征
2.3.2 应力分布
2.3.3 应力—应变曲线
2.4 花岗岩均质模型三轴轴压缩破坏过程数值模拟
2.4.1 塑性应变特征
2.4.2 应力分布
2.4.3 应力—应变曲线
2.4.4 围压对数值模拟结果影响
2.5 花岗岩均质模型三轴压缩流固耦合数值模拟
2.5.1 塑性应变特征
2.5.2 应力分布
2.5.3 应力—应变曲线图
2.5.4 渗流速度矢量图
2.5.5 渗透压对数值模拟结果影响
2.6 本章小结
第3章 考虑非均质性花岗岩压缩破坏数值模拟
3.1 非均质连续介质力学基础
3.2 基于数字图像处理技术花岗岩计算模型构建
3.3 网格剖分与材料属性
3.4 矿物非均质性对岩样破坏形式影响
3.4.1 矿物间强度差异性影响
3.4.2 矿物含量及分布影响
3.5 考虑非均质性花岗岩单轴压缩破坏数值模拟
3.5.1 基本计算参数
3.5.2 塑性应变特征
3.5.3 应力分布
3.5.4 应力—应变曲线
3.5.5 非均质性对单轴模拟结果影响
3.6 考虑非均质性花岗岩三轴压缩破坏数值模拟
3.6.1 塑性应变特征
3.6.2 应力分布
3.6.3 应力—应变曲线
3.7 围压及非均质性对模拟影响
3.8 本章小结
第4章 考虑非均质花岗岩流固耦合数值模拟
4.1 基本计算参数
4.2 围压 10MPa花岗岩流固耦合数值模拟
4.2.1 塑性应变特征
4.2.2 应力分布
4.2.3 应力—应变曲线
4.2.4 渗流速度矢量图
4.2.5 渗流速度曲线
4.2.6 渗透压及非均质性对模拟结果影响
4.3 围压 20MPa、30MPa流固耦合数值模拟
4.3.1 塑性应变特征
4.3.2 应力—应变曲线
4.3.3 渗流速度矢量图
4.3.4 渗流速度曲线
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
致谢
本文编号：3174775
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景、意义和目的
1.2 国内外研究现状
1.2.1 岩石压缩破坏试验及数值模拟研究
1.2.2 岩石细观矿物非均质性研究
1.2.3 岩石应力渗流耦合研究
1.3 存在问题
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第2章 花岗岩均质模型压缩破坏数值模拟
2.1 数值模拟基础
2.1.1 ABAQUS介绍
2.1.2 Mohr—Coulomb准则
2.1.3 流固耦合基础
2.2 基本计算参数
2.3 花岗岩均质模型单轴压缩破坏过程数值模拟
2.3.1 塑性应变特征
2.3.2 应力分布
2.3.3 应力—应变曲线
2.4 花岗岩均质模型三轴轴压缩破坏过程数值模拟
2.4.1 塑性应变特征
2.4.2 应力分布
2.4.3 应力—应变曲线
2.4.4 围压对数值模拟结果影响
2.5 花岗岩均质模型三轴压缩流固耦合数值模拟
2.5.1 塑性应变特征
2.5.2 应力分布
2.5.3 应力—应变曲线图
2.5.4 渗流速度矢量图
2.5.5 渗透压对数值模拟结果影响
2.6 本章小结
第3章 考虑非均质性花岗岩压缩破坏数值模拟
3.1 非均质连续介质力学基础
3.2 基于数字图像处理技术花岗岩计算模型构建
3.3 网格剖分与材料属性
3.4 矿物非均质性对岩样破坏形式影响
3.4.1 矿物间强度差异性影响
3.4.2 矿物含量及分布影响
3.5 考虑非均质性花岗岩单轴压缩破坏数值模拟
3.5.1 基本计算参数
3.5.2 塑性应变特征
3.5.3 应力分布
3.5.4 应力—应变曲线
3.5.5 非均质性对单轴模拟结果影响
3.6 考虑非均质性花岗岩三轴压缩破坏数值模拟
3.6.1 塑性应变特征
3.6.2 应力分布
3.6.3 应力—应变曲线
3.7 围压及非均质性对模拟影响
3.8 本章小结
第4章 考虑非均质花岗岩流固耦合数值模拟
4.1 基本计算参数
4.2 围压 10MPa花岗岩流固耦合数值模拟
4.2.1 塑性应变特征
4.2.2 应力分布
4.2.3 应力—应变曲线
4.2.4 渗流速度矢量图
4.2.5 渗流速度曲线
4.2.6 渗透压及非均质性对模拟结果影响
4.3 围压 20MPa、30MPa流固耦合数值模拟
4.3.1 塑性应变特征
4.3.2 应力—应变曲线
4.3.3 渗流速度矢量图
4.3.4 渗流速度曲线
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
致谢
本文编号：3174775
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