考虑三维形貌的岩石裂隙渗流试验及模型研究
发布时间：2021-05-10 13:08
随着我国经济社会的快速发展,越来越多的大型水利工程投入建设,大坝的基岩以及坝肩岩体会承受较大的物理压力以及渗透压力。在富水岩体开挖工程中,岩石在开挖前受到三维应力状态,开挖之后改变了岩石的应力状态,导致岩体产生力学性质的变化。由于开挖的影响,岩体存在开挖扰动区,其中含有许多微裂纹和宏观裂隙,在富水区域内,这些裂隙会在渗透压力的作用下,为岩石内部渗流提供通道,严重的话将会导致滑坡、坍塌等危害。国内外众多学者研究发现,在较高的应力和渗透压力作用下,峰后破裂岩体内部的渗流规律与达西定律不相符,其渗透现象呈现出非线性渗流特征,如果仍然使用达西方程来描述峰后岩体内部的渗流过程,会与真实情况产生较大的偏差,对于指导实际工程中破裂岩体的渗流稳定性十分不利。因此,本文采用自行研制的温度-应力-渗流多场耦合岩石试验系统,分析岩石在压缩过程中物理力学特性的变化规律,并在此基础上研究峰后破裂岩石在不同围压下其内部的水流速与渗透压力梯度的演化规律,通过开展渗流后岩石试样裂隙面的三维光学扫描,研究裂隙表面形貌和开度特征,为分析岩石裂隙渗流的物理机制提供依据。本文研究内容和研究成果主要体现在以下几个方面:（1）开...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.2 研究方法
1.2.1 岩石物理力学特征试验方法
1.2.2 岩石裂隙三维形貌的测量方法
1.2.3 岩石渗流试验方法
1.3 国内外研究现状
1.3.1 岩石力学特性研究进展
1.3.2 岩石裂隙三维形貌特征研究
1.3.3 岩石裂隙渗流特性研究
1.4 需要解决的问题
1.5 研究方法
第2章 岩石三轴压缩力学特征及破坏形态
2.1 研究概述
2.2 标准岩石试样的制取和力学性质
2.2.1 标准岩石试样的钻取
2.2.2 岩石力学性质
2.3 岩石三轴耦合试验
2.3.1 岩石多物理场偶合仪介绍
2.3.2 岩石三轴试验方法
2.3.3 岩石三轴试验结果分析
2.4 本章小结
第3章 岩石裂隙面粗糙度特性研究
3.1 概述
3.2 岩石裂隙表面形貌
3.2.1 岩石裂隙表面三维形貌测量仪及测量方法
3.2.2 岩石裂隙表面形貌的三维重构
3.3 岩石裂隙表面形貌定量表征方法
3.3.1 节理粗糙度系数曲线法
3.3.2 形貌数学统计学方法
3.4 岩石裂隙表面形貌的单(多)级参数
3.5 岩石裂隙面三维形貌测量及形貌参数计算
3.6 本章小结
第4章 峰后破裂岩石的渗流特性研究
4.1 概述
4.2 岩石裂隙理论分析
4.3 岩石裂隙的渗流试验
4.3.1 岩石渗流系统的介绍
4.3.2 不同围压下岩石裂隙渗流研究
4.4 岩石裂隙渗流特性分析
4.4.1 Darcy渗流
4.4.2 非线性渗流
4.4.3 临界雷诺数的判别
4.5 岩石裂隙渗流的能量损失
4.6 本章小结
第5章 粗糙裂隙流体的有限元软件模拟
5.1 有限元软件的应用
5.2 有限元软件中模型的建立及求解过程
5.3 有限元软件的求解结果
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同采样间隔下结构面形貌特征和各向异性特征的统计参数稳定性研究[J]. 宋磊博,江权,李元辉,杨成祥,钟山,张妹珠. 岩土力学. 2017(04)
[2]基于格子Boltzmann方法的岩体单裂隙面渗流特性研究[J]. 王志良,申林方,李邵军,徐则民. 岩土力学. 2017(04)
[3]三类岩石热损伤力学特性的试验研究与细观力学分析[J]. 赵亚永,魏凯,周佳庆,李星,陈益峰. 岩石力学与工程学报. 2017(01)
[4]岩体裂隙面粗糙度对其渗流特性的影响研究[J]. 王志良,申林方,徐则民,李邵军. 岩土工程学报. 2016(07)
[5]花岗岩高应力强卸荷作用下力学特性试验研究[J]. 喻清,丁德馨,白杨,陈璐,陈禹瑄,蒋文文,李浩. 南华大学学报(自然科学版). 2015(04)
[6]高压隧洞内水外渗三维有限元分析与渗透稳定性研究[J]. 张巍,陈云长,黄立财,刘林军. 水利与建筑工程学报. 2015(05)
[7]硬脆性岩石卸荷流变试验及长期强度研究[J]. 张龙云,张强勇,李术才,江力宇,袁圣渤,杨尚阳,杨文东. 煤炭学报. 2015(10)
[8]隧道充填型岩溶管道渗透失稳突水机制三维流–固耦合模型试验研究[J]. 周毅,李术才,李利平,石少帅,张乾青,陈迪杨,宋曙光. 岩石力学与工程学报. 2015(09)
[9]节理三维形貌参数的采样效应与峰值抗剪强度准则[J]. 唐志成,刘泉声,夏才初. 中南大学学报(自然科学版). 2015(07)
[10]天然岩体结构面粗糙度各向异性、尺寸效应、间距效应研究[J]. 葛云峰,唐辉明,王亮清,赵斌滨,吴益平,熊承仁. 岩土工程学报. 2016(01)
本文编号：3179420
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.2 研究方法
1.2.1 岩石物理力学特征试验方法
1.2.2 岩石裂隙三维形貌的测量方法
1.2.3 岩石渗流试验方法
1.3 国内外研究现状
1.3.1 岩石力学特性研究进展
1.3.2 岩石裂隙三维形貌特征研究
1.3.3 岩石裂隙渗流特性研究
1.4 需要解决的问题
1.5 研究方法
第2章 岩石三轴压缩力学特征及破坏形态
2.1 研究概述
2.2 标准岩石试样的制取和力学性质
2.2.1 标准岩石试样的钻取
2.2.2 岩石力学性质
2.3 岩石三轴耦合试验
2.3.1 岩石多物理场偶合仪介绍
2.3.2 岩石三轴试验方法
2.3.3 岩石三轴试验结果分析
2.4 本章小结
第3章 岩石裂隙面粗糙度特性研究
3.1 概述
3.2 岩石裂隙表面形貌
3.2.1 岩石裂隙表面三维形貌测量仪及测量方法
3.2.2 岩石裂隙表面形貌的三维重构
3.3 岩石裂隙表面形貌定量表征方法
3.3.1 节理粗糙度系数曲线法
3.3.2 形貌数学统计学方法
3.4 岩石裂隙表面形貌的单(多)级参数
3.5 岩石裂隙面三维形貌测量及形貌参数计算
3.6 本章小结
第4章 峰后破裂岩石的渗流特性研究
4.1 概述
4.2 岩石裂隙理论分析
4.3 岩石裂隙的渗流试验
4.3.1 岩石渗流系统的介绍
4.3.2 不同围压下岩石裂隙渗流研究
4.4 岩石裂隙渗流特性分析
4.4.1 Darcy渗流
4.4.2 非线性渗流
4.4.3 临界雷诺数的判别
4.5 岩石裂隙渗流的能量损失
4.6 本章小结
第5章 粗糙裂隙流体的有限元软件模拟
5.1 有限元软件的应用
5.2 有限元软件中模型的建立及求解过程
5.3 有限元软件的求解结果
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同采样间隔下结构面形貌特征和各向异性特征的统计参数稳定性研究[J]. 宋磊博,江权,李元辉,杨成祥,钟山,张妹珠. 岩土力学. 2017(04)
[2]基于格子Boltzmann方法的岩体单裂隙面渗流特性研究[J]. 王志良,申林方,李邵军,徐则民. 岩土力学. 2017(04)
[3]三类岩石热损伤力学特性的试验研究与细观力学分析[J]. 赵亚永,魏凯,周佳庆,李星,陈益峰. 岩石力学与工程学报. 2017(01)
[4]岩体裂隙面粗糙度对其渗流特性的影响研究[J]. 王志良,申林方,徐则民,李邵军. 岩土工程学报. 2016(07)
[5]花岗岩高应力强卸荷作用下力学特性试验研究[J]. 喻清,丁德馨,白杨,陈璐,陈禹瑄,蒋文文,李浩. 南华大学学报(自然科学版). 2015(04)
[6]高压隧洞内水外渗三维有限元分析与渗透稳定性研究[J]. 张巍,陈云长,黄立财,刘林军. 水利与建筑工程学报. 2015(05)
[7]硬脆性岩石卸荷流变试验及长期强度研究[J]. 张龙云,张强勇,李术才,江力宇,袁圣渤,杨尚阳,杨文东. 煤炭学报. 2015(10)
[8]隧道充填型岩溶管道渗透失稳突水机制三维流–固耦合模型试验研究[J]. 周毅,李术才,李利平,石少帅,张乾青,陈迪杨,宋曙光. 岩石力学与工程学报. 2015(09)
[9]节理三维形貌参数的采样效应与峰值抗剪强度准则[J]. 唐志成,刘泉声,夏才初. 中南大学学报(自然科学版). 2015(07)
[10]天然岩体结构面粗糙度各向异性、尺寸效应、间距效应研究[J]. 葛云峰,唐辉明,王亮清,赵斌滨,吴益平,熊承仁. 岩土工程学报. 2016(01)
本文编号：3179420
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