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强采覆岩破损及渗透性演化规律研究
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作者 张引 《煤炭与化工》 CAS 2024年第8期27-31,共5页
神东矿区属于生态脆弱区,矿井工作面强采扰动将会导致覆岩破损及渗透性演化增加,从而致使矿区生态坏境遭到严重破坏。为此,本文以李家壕煤矿为研究背景,构建了“采动裂隙环形体”三维模型及其边界判别方法,通过数值模拟手段,分析了强采... 神东矿区属于生态脆弱区,矿井工作面强采扰动将会导致覆岩破损及渗透性演化增加,从而致使矿区生态坏境遭到严重破坏。为此,本文以李家壕煤矿为研究背景,构建了“采动裂隙环形体”三维模型及其边界判别方法,通过数值模拟手段,分析了强采扰动作用下上覆岩层破损变化特性,研究了强采上覆岩层裂隙分布规律与渗透性演化规律。结果表明,采空区上覆岩层单轴抗压强度随加载速率的增加呈增加趋势,且具有明显的脆性破坏行为;模拟中发现工作面两端可划分为剪切破坏区,而采空区上覆岩层则为拉伸破坏区域;在采动应力影响下,上覆岩层结构、工作面推进速度及工作面推进长度是影响其裂隙发育的重要因素,随着采空区上覆岩层弹性模量机械增大,其渗流速度呈现线性增加趋势,同时孔隙水压也随之降低。研究结果对我国煤矿安全高效开采及矿区生态环境保护具有重要意义。 展开更多
关键词 强采扰动 失稳破坏 覆岩破损 渗透性演化
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脆性岩石各向异性损伤和渗透性演化规律研究 被引量:19
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作者 胡大伟 朱其志 +2 位作者 周辉 邵建富 冯夏庭 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1822-1827,共6页
在压应力作用下,脆性岩石的渗透性随着裂纹的扩展而演化。通过试验观察和微观机制分析,提出渗透系数计算方法。在已建立的细观损伤力学模型的基础上,对摩擦准则和加载函数进行改进,采用改进模型模拟Lac du Bonnet花岗岩三轴压缩试验。... 在压应力作用下,脆性岩石的渗透性随着裂纹的扩展而演化。通过试验观察和微观机制分析,提出渗透系数计算方法。在已建立的细观损伤力学模型的基础上,对摩擦准则和加载函数进行改进,采用改进模型模拟Lac du Bonnet花岗岩三轴压缩试验。根据力学模型中得到的损伤变量和裂纹的法向、切向位移,引入连通系数描述裂纹扩展过程中,裂纹逐渐贯通形成渗流通道,采用立方定律作为单个裂纹中渗流方程,利用细观力学定义裂纹半径和等效开度,对各方向裂纹上的渗流速度进行平均化,得到渗透系数张量计算方法。采用此方法对Lac du Bonnet花岗岩现场试验结果进行模拟,比较轴向和侧向渗透系数的不同演化规律,预测不同围压条件下轴向渗透系数的演化规律。分析结果表明,模型的计算值与试验值非常吻合,验证了模型的适用性。 展开更多
关键词 岩石力学 细观力学 各向异损伤 渗透性演化 流固耦合
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脆性岩石破裂过程渗透性演化试验 被引量:19
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作者 杨天鸿 徐涛 +1 位作者 冯启言 唐春安 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期974-977,共4页
为探讨脆性岩石变形破裂过程中渗透性的演化规律,利用电液伺服控制岩石力学试验系统(MTS815 02)对不同岩性的岩石进行了应力 应变全过程渗透试验·试验结果表明岩石的渗透率与其应力状态密切相关,岩石峰后的渗透率普遍远大于峰前,... 为探讨脆性岩石变形破裂过程中渗透性的演化规律,利用电液伺服控制岩石力学试验系统(MTS815 02)对不同岩性的岩石进行了应力 应变全过程渗透试验·试验结果表明岩石的渗透率与其应力状态密切相关,岩石峰后的渗透率普遍远大于峰前,常在应力 应变曲线峰后区出现'突跳'现象,而造成这一现象的根本原因在于岩石内部细观结构的变化·并根据试验结果建立了峰值前后反映岩石结构变化特征的分段应力 渗透率关系方程,为建立描述岩石破裂过程应力 渗透率耦合数值模型提供了可靠的试验依据· 展开更多
关键词 岩石 破裂过程 应力-渗透率方程 渗透性演化 孔隙水压 试验研究
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大型地下厂房洞室群围岩开挖松弛效应与渗透性演化特征 被引量:2
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作者 郑华康 胡超 +2 位作者 尚钦 刘明明 陈益峰 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期624-636,共13页
锦屏一级水电站地下厂房洞室群开挖规模巨大,赋存于极高至高地应力和低强度岩体环境下,且受f13、f14、f18断层切割,其围岩稳定性将成为影响工程安全和正常运行的重要因素之一.结合现场声波监测资料,采用裂隙岩体等效弹塑性本构模型以及... 锦屏一级水电站地下厂房洞室群开挖规模巨大,赋存于极高至高地应力和低强度岩体环境下,且受f13、f14、f18断层切割,其围岩稳定性将成为影响工程安全和正常运行的重要因素之一.结合现场声波监测资料,采用裂隙岩体等效弹塑性本构模型以及基于Hoek-Brown参数的偏应力破坏准则对开挖松弛区进行模拟与评价.此外,重点关注洞室群围岩在地下厂房开挖过程中渗透特性的演化,并采用SVA方法对其防渗排水措施的渗控效应进行分析与评价.研究结果表明:采用塑性屈服区以及偏应力破坏准则表征围岩开挖松弛效应是合理的,高地应力、低强度应力比是造成锦屏一级地下厂房围岩开挖松弛区较大的主要原因;洞室群围岩在地下厂房开挖过程中渗透特性可增大3个数量级,影响范围达35m;围岩渗透特性演化对渗流场具有显著影响,影响程度取决于与洞室群的距离以及防渗排水措施的渗控效应. 展开更多
关键词 开挖松弛效应 地下厂房 渗透性演化 渗控效应
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不同卸荷路径对砂岩渗透性演化影响的试验研究 被引量:21
5
作者 王如宾 徐波 +3 位作者 徐卫亚 王伟 林志南 张久长 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期467-475,共9页
为了研究初始围压和卸荷速率对砂岩卸荷变形破坏过程中渗透性演化规律的影响,开展考虑不同初始围压(10,20,30 MPa)、不同卸荷速率(0.1,0.5,1.0,1.5 MPa/min)下的三轴卸荷渗流力学试验研究。研究结果表明:(1)砂岩卸荷破坏时表现为明显脆... 为了研究初始围压和卸荷速率对砂岩卸荷变形破坏过程中渗透性演化规律的影响,开展考虑不同初始围压(10,20,30 MPa)、不同卸荷速率(0.1,0.5,1.0,1.5 MPa/min)下的三轴卸荷渗流力学试验研究。研究结果表明:(1)砂岩卸荷破坏时表现为明显脆性特征,且随初始围压和卸荷速率的增大,砂岩侧向变形和体积扩容特性愈加明显。(2)砂岩卸荷破坏过程中渗透率演化规律与卸荷应力–应变关系密切相关,呈现阶段性变化特征,即弹性变形阶段渗透率增长缓慢;屈服变形阶段渗透率加速增长;达到卸荷峰值应力后,进入应力跌落阶段,此时渗透率急剧增长,并发生突跳现象;卸荷破坏后残余强度阶段,渗透率快速下降并趋于稳定。(3)不同初始围压和卸荷速率对砂岩卸荷变形破坏过程中渗透性演化影响明显,初始卸荷围压越高,卸荷破坏时的卸荷量越大,但卸荷量与初始围压比值越小;卸荷速率越大,砂岩卸荷破坏时产生的卸荷量越大,所处围压水平越低,渗透率峰值越高。研究成果可为深埋地下岩石工程围岩渗透性演化与安全评价提供参考。 展开更多
关键词 岩石力学 渗透性演化 初始围压 卸荷速率 卸荷路径
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岩溶隧道长期排水对围岩渗透性的影响 被引量:13
6
作者 王建秀 朱合华 杨立中 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期715-718,共4页
铁路、公路隧道在穿越复杂高水压富水碳酸岩层时,部分水点要进行长期排放,而地下水的排放则加速了碳酸岩的溶蚀作用,导致岩体渗透性增强,此过程可采用化学动力学的方法来模拟,即采用平行板模拟过水裂隙,采用化学动力学中的PWP方程模拟... 铁路、公路隧道在穿越复杂高水压富水碳酸岩层时,部分水点要进行长期排放,而地下水的排放则加速了碳酸岩的溶蚀作用,导致岩体渗透性增强,此过程可采用化学动力学的方法来模拟,即采用平行板模拟过水裂隙,采用化学动力学中的PWP方程模拟和再现石灰岩的溶蚀过程,通过平行板模型隙宽的演化,分析和计算其渗透张量的演化过程,为隧道防、排水措施的安排及运营长期排水量的设计提供依据。 展开更多
关键词 岩溶隧道 长期排水 渗透性演化 化学动力学方法
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考虑自愈合效应的泥岩巷道开挖扰动区渗透性反演分析 被引量:4
7
作者 贾善坡 龚俊 +2 位作者 高敏 罗金泽 于洪丹 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1444-1454,共11页
泥岩自愈合特性是核废料库选址评价及储库安全稳定性分析的一项重要研究内容。以某泥岩高放废物处置库为研究背景,在室内和现场试验的基础上,采用指数模型建立了巷道围岩渗透性分布模型和裂隙渗透性自愈合模型;结合巷道围岩孔隙水压力... 泥岩自愈合特性是核废料库选址评价及储库安全稳定性分析的一项重要研究内容。以某泥岩高放废物处置库为研究背景,在室内和现场试验的基础上,采用指数模型建立了巷道围岩渗透性分布模型和裂隙渗透性自愈合模型;结合巷道围岩孔隙水压力的多年观测资料,通过建立能够反映实际施工过程的水-力耦合计算模型,采用精确罚函数法以及Nelder-Mead算法相结合的有限元优化反分析程序,对巷道围岩渗透性参数进行反演研究。结果表明:反演所得的围岩渗透系数量级与试验值量级均为10-12m/s,反演孔隙水压力值与实测值比较接近;围岩垂向渗透系数的扰动程度和范围明显大于水平向渗透系数,垂向渗透系数提高了2个数量级,扰动范围约为25 m,渗透性恢复到初始水平时间约需5 a。 展开更多
关键词 泥岩 开挖扰动区 自愈合 渗透性演化 反演
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粗粒土渗透变形特性的细观数值试验研究 被引量:14
8
作者 蒋中明 袁涛 +1 位作者 刘德谦 李小凡 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期752-758,706,共8页
为深入探究渗透变形对粗粒土渗透特性的影响,基于室内粗粒土渗透变形物理试验成果分析,利用颗粒流软件PFC3D对粗粒土的渗透性演化全过程进行细观数值仿真试验。数值试验研究成果表明:随着试验水头升高,试件中的细小颗粒从渗流"上游区... 为深入探究渗透变形对粗粒土渗透特性的影响,基于室内粗粒土渗透变形物理试验成果分析,利用颗粒流软件PFC3D对粗粒土的渗透性演化全过程进行细观数值仿真试验。数值试验研究成果表明:随着试验水头升高,试件中的细小颗粒从渗流"上游区"向"下游区"逐渐迁移、汇聚,形成渗透挤密区;渗透挤密现象的产生导致试件整体渗透系数减小;随着试验水头持续升高,渗透挤密区中的细颗粒在不断增加的渗透力作用下随水流被陆续带出,渗透系数逐渐增大。颗粒迁移导致原有孔隙增大,土骨架结构发生变化,进而导致粗粒土渗透性越来越大,最终形成渗透变形现象。细观数值试验方法可以较好地再现粗粒土的渗透变形过程。 展开更多
关键词 粗粒土 细观数值试验 渗透变形 渗透性演化
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复杂应力路径下裂隙泥岩渗透演化规律试验研究 被引量:5
9
作者 张玉 于婷婷 +2 位作者 张通 刘书言 周家文 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期903-914,共12页
油气主要储集在岩石孔隙和缝洞内,深部复杂应力环境下储层岩石裂隙渗透演化直接影响油气的运移规律,是油气勘探开发的重要研究对象.为了解复杂应力路径下含裂隙岩石的渗透演化特性,利用高精度渗流−应力耦合三轴实验设备,对含随机分布裂... 油气主要储集在岩石孔隙和缝洞内,深部复杂应力环境下储层岩石裂隙渗透演化直接影响油气的运移规律,是油气勘探开发的重要研究对象.为了解复杂应力路径下含裂隙岩石的渗透演化特性,利用高精度渗流−应力耦合三轴实验设备,对含随机分布裂隙泥岩开展了单试样−复杂应力路径加卸载过程中的渗透性演化试验研究,试验方案依次为:(i)围压递增条件下渗透性测试;(ii)渗透压力递增条件下渗透性测试;(iii)偏应力循环加卸载条件下渗透性测试;(iv)围压、偏应力同步增长条件下渗透性测试.结果表明裂隙泥岩中的渗流可视为低渗流速度的层流;裂隙发育丰富岩样(R2)渗透率及应力敏感性明显较高.渗透率随渗透压力、围压分别呈正、负的指数函数变化.偏应力加载导致渗透率降低,卸载引起渗透率上升,但整体呈不可逆降低;围压、偏应力同步增长引起渗透率呈下降趋势,并逐步趋于稳定;围压10.3 MPa作用下,渗透率基本保持恒定.由此,基于裂隙双重介质模型,考虑泥岩变形过程中裂隙系统和基质系统的相互作用以及外部应力作用下的裂隙膨胀变形,构建了裂隙泥岩渗透率演化力学模型;模型模拟结果与试验结果具有较好的一致性.相关成果可为裂隙泥岩渗透性演化预测和油气高效开采提供重要的理论依据. 展开更多
关键词 岩石力学 复杂应力路径 裂隙泥岩 渗透试验 渗透性演化 渗透演化力学模型
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渗流-应力耦合作用下高孔低渗泥岩渗透特性演化模型 被引量:6
10
作者 贾善坡 高敏 +2 位作者 龚俊 陈卫忠 于洪丹 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1221-1235,共15页
围岩渗透特性演化是地下工程稳定性分析的一项重要研究内容.以某泥岩高放射性核废料处置库工程为背景,结合相关室内试验和现场试验成果,以泥岩力学损伤为主线,建立了泥岩渗透性演化数学模型;结合处置库巷道围岩孔隙压力的多年观测资料,... 围岩渗透特性演化是地下工程稳定性分析的一项重要研究内容.以某泥岩高放射性核废料处置库工程为背景,结合相关室内试验和现场试验成果,以泥岩力学损伤为主线,建立了泥岩渗透性演化数学模型;结合处置库巷道围岩孔隙压力的多年观测资料,通过建立能够反映实际施工过程的计算力学模型,采用精确罚函数法以及Nelder-Mead优化算法相结合的有限元反分析程序,对巷道围岩渗透性参数进行了反演研究.结果表明:反演所得的泥岩渗透率数量级与试验值相同,孔隙压力沿围岩径向分布规律一致,反演孔隙压力值与实测值比较接近;围岩扰动区最大渗透率是原岩的381倍,围岩的损伤分布形态与渗透性扰动区相似,均近似为椭圆形.研究成果对软岩隧洞长期稳定性的预测与预报具有一定的参考意义. 展开更多
关键词 泥岩 开挖扰动区 渗透性演化 反演 耦合
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砂砾石土渗透变形特性的应力状态相关性试验研究 被引量:21
11
作者 蒋中明 王为 +1 位作者 冯树荣 钟辉亚 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期1498-1505,共8页
渗透变形是砂砾石土地基及堤防结构破坏的常见形式之一。影响砂砾石土渗透变形的因素很多,其中颗粒级配及应力状态是最重要的两个因素。为研究土体应力状态大小对砂砾石土渗透变形临界水力梯度的影响,通过研制大直径渗透变形仪加载系统... 渗透变形是砂砾石土地基及堤防结构破坏的常见形式之一。影响砂砾石土渗透变形的因素很多,其中颗粒级配及应力状态是最重要的两个因素。为研究土体应力状态大小对砂砾石土渗透变形临界水力梯度的影响,通过研制大直径渗透变形仪加载系统,完成了侧限条件下砂砾石土在0.1、0.3、0.6、0.9MPa铅直应力作用下的渗透变形试验。试验成果及理论研究都表明砂砾石土渗透变形临界水力梯度随着应力状态的提高而加大,两者之间近似呈线性增加关系。渗透变形过程中,砂砾石土产生的渗透挤密和潜蚀现象是引起渗透系数演化的内在原因;基于渗透系数先减小再增大的变化规律,提出了应用渗透系数变化过程线确定渗透变形临界水力梯度的新途径。 展开更多
关键词 渗透变形 应力状态 临界水力坡降 渗透性演化规律 室内试验
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高孔低渗泥岩渗流-损伤耦合模型与数值模拟 被引量:7
12
作者 贾善坡 高敏 +1 位作者 于洪丹 龚俊 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期558-568,共11页
以泥岩高放废物处置库为研究背景,在室内试验和现场试验研究的基础上,以泥岩损伤为主线,研究开挖扰动对泥岩渗透性的影响规律,通过在渗流-应力耦合控制方程中引入损伤变量,建立泥岩的渗流-损伤耦合模型,完成了有限元程序的二次开发。对... 以泥岩高放废物处置库为研究背景,在室内试验和现场试验研究的基础上,以泥岩损伤为主线,研究开挖扰动对泥岩渗透性的影响规律,通过在渗流-应力耦合控制方程中引入损伤变量,建立泥岩的渗流-损伤耦合模型,完成了有限元程序的二次开发。对泥岩巷道由于开挖施工引起的围岩卸载以及支护过程进行数值模拟,探讨开挖扰动影响下围岩的损伤分布形态以及渗透性质的演化规律。研究结果表明:计算所得的渗透率分布规律与实测结果一致,渗透性扰动区近似为椭圆形,扰动区最大渗透率约为原岩的397倍,与工程实际相吻合。 展开更多
关键词 泥岩 开挖扰动区 渗透性演化 损伤 耦合
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泥岩非线性蠕变损伤-渗透愈合耦合模型及其应用 被引量:6
13
作者 贾善坡 于洪丹 +3 位作者 伍国军 高敏 龚俊 张力伟 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期364-377,共14页
以某泥岩高放废物处置库为研究背景,根据室内试验和现场试验成果,提出了考虑泥岩应变硬化和软化以及蠕变效应的损伤判断准则和修正MohrCoulomb屈服破坏准则,建立了一种新的泥岩非线性黏弹塑性损伤模型;探讨了泥岩的渗透性演化机制,以泥... 以某泥岩高放废物处置库为研究背景,根据室内试验和现场试验成果,提出了考虑泥岩应变硬化和软化以及蠕变效应的损伤判断准则和修正MohrCoulomb屈服破坏准则,建立了一种新的泥岩非线性黏弹塑性损伤模型;探讨了泥岩的渗透性演化机制,以泥岩损伤-渗透耦合及其自愈合为主线,建立了泥岩损伤-渗流耦合模型及渗透性自愈合演化方程.然后对地下储库施工过程进行了数值模拟,研究结果表明:施工质量对围岩扰动区有明显的影响,人工掘进巷道最大损伤约为0.38,明显大于采用盾构法施工的巷道;开挖后围岩渗透率明显增大,人工掘进巷道约为原岩的109倍,盾构施工巷道约为原岩的24倍;围岩蠕变损伤在巷道施工完成初期增长速度较快,扰动区渗透率略有增大,此后愈合应力和水化学效应对围岩渗透率的影响大于蠕变损伤的影响,扰动区渗透性逐渐恢复,约3年后渗透率愈合到原岩的数量级10^(-19)m^2.所提出的模型能有效地描述泥岩水-力耦合特性,对软岩隧洞长期稳定性的预测与预报具有一定的参考意义. 展开更多
关键词 泥岩 非线蠕变模型 损伤 自愈合 渗透性演化
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可变形储层注采过程中渗流场与应力场动态耦合分析 被引量:3
14
作者 贾善坡 王强 姚华彦 《长江大学学报(自科版)(上旬)》 CAS 2010年第1期104-107,共4页
在油气开发过程中,油气的不断采出会造成地层压力的降低,由此导致油藏的渗透率逐渐降低,从而使油井的产能降低。以多孔介质流-固耦合理论为基础,建立渗透系数、孔隙度等参数的动态演化方程,由此导出油气储层渗流-应力动态全耦合模型。... 在油气开发过程中,油气的不断采出会造成地层压力的降低,由此导致油藏的渗透率逐渐降低,从而使油井的产能降低。以多孔介质流-固耦合理论为基础,建立渗透系数、孔隙度等参数的动态演化方程,由此导出油气储层渗流-应力动态全耦合模型。对包含一个生产井和一个注入井的封闭区域进行耦合分析,在计算过程中对岩石孔隙度和渗透系数等参数进行更新,所获得的结论可为优化开采、后期开发调整、重复压裂、套管损坏预测等提供理论依据。 展开更多
关键词 油气开采 渗流-应力耦合 孔隙压力 渗透性演化 有限元
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Boom Clay泥岩渗流–应力–损伤耦合流变模型、参数反演与工程应用 被引量:6
15
作者 贾善坡 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期I0002-I0002,共1页
泥岩由于其低渗透性、良好的蠕变性和遇水损伤自修复特征被认为是一种良好的核废料储存介质,法国、比利时、瑞士等国相继建成地下试验平台,开展泥岩现场多场耦合试验研究。结合比利时地下大型试验室正开展的泥岩研究课题,从泥岩的力学... 泥岩由于其低渗透性、良好的蠕变性和遇水损伤自修复特征被认为是一种良好的核废料储存介质,法国、比利时、瑞士等国相继建成地下试验平台,开展泥岩现场多场耦合试验研究。结合比利时地下大型试验室正开展的泥岩研究课题,从泥岩的力学特性、渗透性、开挖扰动区、地下水–围岩相互作用机制以及围岩流变性等方面开展研究,主要研究成果如下:(1)建立了考虑最大拉应力准则的修正Mohr-Coulomb模型,采用向后欧拉隐式应力积分算法编制了UMAT本构程序;为描述泥岩的硬化和软化行为,将损伤引入到修正的Mohr-Coulomb准则中,基于损伤势函数的概念建立了泥岩弹塑性损伤本构模型,导出了泥岩的损伤演化方程,编制了泥岩弹塑性损伤本构程序。(2)基于拉丁超立方抽样,提出了采用非参数统计方法中的秩相关系数来评价多因素敏感性的方法;分别建立了基于侧压力系数的三维地应场反演模型、位移量测反演模型和渗流场反演模型,提出Nelder-Mead法与有限元联合反演法,将有限元程序作为一个单独模块嵌入到Nelder-Mead算法程序中,以测点的实测值与计算值建立目标函数,采用精确罚函数法实现有约束的反演问题转化成无约束的反演问题,编制了优化反演分析程序。(3)针对本构模型的参数辨识问题,编制了本构模型参数反演程序,并根据非排水条件下泥岩三轴试验结果,采用多目标函数优化反分析法获得了泥岩本构模型参数。(4)在分析软岩与水相互作用机制、不同应力–应变阶段渗透性演化规律以及隧洞围岩渗透性分区的基础上,建立了渗透系数、孔隙度等参数的动态演化方程,导出了岩土介质的渗流–应力动态全耦合模型;基于应力–应变–渗透率全过程试验和渗透性工程试验,通过引入损伤的概念,建立了描述岩体破坏过程的渗流–应力–损伤耦合模型;对隧洞围岩裂隙自愈合机制进行了分析,通过引入愈合应力和水化学愈合因子的概念,建立了描述泥岩裂隙自愈合特性的渗透性自愈合模型;基于现场监测的孔隙压力资料,采用有限元优化法反演了泥岩的渗透系数和渗透性演化方程中的待定参数。(5)根据泥岩的非线性蠕变变形特点,建立了蠕变损伤与蠕应变的关系式,构造了基于Mohr-Coulomb准则的蠕变势,导出了考虑渗流–应力–损伤耦合的非线性蠕变损伤本构模型,采用了显式积分算法编制了UMAT蠕变本构程序;基于近20a的现场监测成果,采用位移反分析法获得了本构模型中的待定参数。(6)在泥岩力学特性、渗透性、本构模型及长期强度准则等研究成果的基础上,采用数值模拟方法,研究储库围岩孔隙压力分布规律、开挖扰动区的损伤演化过程及渗透性演化规律,对围岩稳定性进行评价,预测试验巷道长期稳定性。 展开更多
关键词 岩石力学 修正Mohr-Coulomb准则 渗流-应力-损伤耦合 优化反演 渗透性演化 裂隙自愈合
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基于TOUGHREACT的岩石水力损伤耦合数值模型研究 被引量:3
16
作者 刘武 过申磊 +2 位作者 陆倩 郑连阁 袁文俊 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1306-1314,I0010,共10页
从细观力学角度出发,充分考虑水-力耦合条件下岩石细观特征及其演化,结合热力学理论,建立基于TOUGHREACT的岩石细观水力损伤耦合数值模型。模型可较好地考虑任意微裂纹滑移剪胀、损伤扩展和法向压缩闭合等细观力学行为对岩石宏观变形破... 从细观力学角度出发,充分考虑水-力耦合条件下岩石细观特征及其演化,结合热力学理论,建立基于TOUGHREACT的岩石细观水力损伤耦合数值模型。模型可较好地考虑任意微裂纹滑移剪胀、损伤扩展和法向压缩闭合等细观力学行为对岩石宏观变形破坏、渗透性演化和水流运动过程的影响。采用室内煤岩注水破坏试验成果对数值模型的正确性和有效性进行验证,进而开展现场尺度下岩石注水响应的应用模拟研究。模拟结果表明,注水引起的岩石损伤与压力增高区的分布同时受注入流量、现场应力水平与初始微裂纹各向异性分布等因素的影响。岩石宏观水力耦合响应的模拟有赖于内部微裂纹结构的准确表征。研究成果对深化岩石水力耦合研究具有一定参考意义。 展开更多
关键词 岩石力学 水力损伤耦合 渗透性演化 数值分析 细观力学
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Numerical modelling rock deformation subject to nitrogen cooling to study permeability evolution 被引量:10
17
作者 Chunhui Zhang Laigui Wang +1 位作者 Jianhua Du Yinghui Tian 《International Journal of Coal Science & Technology》 EI 2015年第4期293-298,共6页
How to model the permeability evolution of rock subjected to liquid nitrogen cooling is a key issue. This paper proposes a simple but practical method to study the permeability evolution of rocks subject to liquid nit... How to model the permeability evolution of rock subjected to liquid nitrogen cooling is a key issue. This paper proposes a simple but practical method to study the permeability evolution of rocks subject to liquid nitrogen cooling. FLAC with FISH function was employed to numerically model the rock behavior under cooling. The enhanced perme- ability of the volumetric strain was defined, and the permeability was directly evaluated based on element's volumetric strain. Detailed procedures for implementing the evolution model of permeability in this paper were presented. A case study was carried out to simulate a coal bed where liquid nitrogen was injected in the bore hole. And a semi-submerged test of liquid nitrogen was performed. The method to model the permeability evolution of rocks subject to liquid nitrogen shock in this paper was proved to be right by the test results. This simulation results are discussed with the hope to provide some insight into understanding the nitrogen cooling practice. 展开更多
关键词 Liquid nitrogen cooling Tension failure Temperature Permeability evolution Enhanced permeability
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Numerical modeling of permeability evolution based on degradation approach during progressive failure of brittle rocks 被引量:4
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作者 Zhang Chunhui Yue Hongliang +1 位作者 Zhao Quansheng Wang Laigui 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2016年第4期535-542,共8页
The permeability evolution of rock during the progressive failure process is described. In combination with the strength degradation index, the degradation formulas of s and a, which are dependent on the plastic confi... The permeability evolution of rock during the progressive failure process is described. In combination with the strength degradation index, the degradation formulas of s and a, which are dependent on the plastic confining strain component, the material constants of Hock-Brown failure criterion are presented, and a modified elemental scale elastic-brittle-plastic constitutive model of rock is established. The rela- tionship between volumetric strain and permeability through tri-axial compression is investigated. Based on the above, a permeability evolution model is established. The model incorporates confining pressure- dependent degradation of strength, dilatancy and corresponding permeability evolution. The model is implemented in FLAC by the FISH function method. The permeability evolution behavior of rock is inves-tigated during the progressive failure process in a numerical case. The results show that the model is cap- able of reproducing, and allowing visualization of a range of hydro-mechanical responses of rock. The effects of confining pressure on degradation of strength, dilatancy and permeability evolution are also reflected. 展开更多
关键词 Hoek-Brown failure criterion Dilatancy Permeability evolution Confining pressure Degradation of strength
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Creep properties and permeability evolution in triaxial rheological tests of hard rock in dam foundation 被引量:8
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作者 XU Wei-ya WANG Ru-bin +3 位作者 WANG Wei ZHANG Zhi-liang ZHANG Jiu-chang WANG Wen-yuan 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第1期252-261,共10页
Triaxial creep tests were carried out under seepage pressure by using rock servo-controlled triaxial rheology testing equipment. Based on experimental results, rock rheological properties influenced by seepage-stress ... Triaxial creep tests were carried out under seepage pressure by using rock servo-controlled triaxial rheology testing equipment. Based on experimental results, rock rheological properties influenced by seepage-stress coupling were studied, and variations of seepage rate with time in complete creep processes of rock were analyzed. It is shown that, when the applied stress is less than failure stress level, the creep deformation is not obvious, and its main form is steady-state creep. When applied stress level is greater than or less than but close to fracture stress, it is easier to see the increase of creep deformation and the more obvious accelerative creep characteristics. The circumferential creep deformation is obviously higher than the axial creep deformation. At the stage of steady-state creep, the average of seepage flow rate is about 4.7×10-9 rn/s at confining pressure (tr3) of 2 MPa, and is about 3.9×10-9 m/s at a3 of 6 MPa. It is seen that the seepage flow rate at or3 of 2 MPa in this case is obviously larger than that at tr3 of 6 MPa. At the stage of creep acceleration, the seepage flow rate is markedly increased with the increase of time. The variation of rock permeability is directly connected to the growth and evolution of creep crack. It is suggested that the permeability coefficient in complete creep processes of rock is not a constant, but is a function of rock creep strain, confining pressure, damage variable and pore water pressure. The results can be considered to provide a reliable reference for the establishment of rock rheological model and parameter identification. 展开更多
关键词 rock mechanics creep properties volcanic breccia triaxial rheology test permeability evolution creep damage
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基于层状岩体宏细观结构的水力耦合数值模型研究
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作者 刘武 陆倩 +2 位作者 过申磊 郑连阁 袁文俊 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期2851-2860,共10页
基于层状岩体宏细观结构,在热力学框架下推导水力耦合荷载作用下饱水层状岩体的各向异性多尺度损伤模型和渗透性演化方程,进而结合流体流动模拟开源程序TOUGHREACT建立层状岩体水力耦合数值模型。该模型可较好地考虑任意微裂纹损伤扩展... 基于层状岩体宏细观结构,在热力学框架下推导水力耦合荷载作用下饱水层状岩体的各向异性多尺度损伤模型和渗透性演化方程,进而结合流体流动模拟开源程序TOUGHREACT建立层状岩体水力耦合数值模型。该模型可较好地考虑任意微裂纹损伤扩展、滑移剪胀和法向压缩闭合以及层面剪切滑移等力学行为,反映岩体内部微裂纹、层面等不同尺度结构变化对层状岩体水力耦合过程的影响。采用岩石注水试验成果对数值模型的可靠性进行验证,进而开展现场尺度层状岩体注水响应的应用模拟研究。模拟结果表明,注水引起的岩体损伤、水压力增高、层面张开、渗透性演化等水力耦合响应同时受微裂纹和层面结构变化以及层面空间发育特征的影响。层状岩体水力耦合响应的模拟有赖于内部宏细观结构的准确表征。研究成果对水力耦合条件下深部层状围岩工程扰动效应评价具有一定应用价值。 展开更多
关键词 岩石力学 水力耦合 层状岩体 渗透性演化 数值分析 细观力学
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