正应力作用下北山花岗岩单裂隙几何特征对辐射流渗流行为的影响研究

岩体裂隙中的地下水渗流可能会导致采掘过程中围岩突水或支护失效。为研究北山花岗岩裂隙渗流行为,采用MTS815岩石力学试验系统开展了单裂隙辐射流渗流试验研究,获得了不同正应力条件下裂隙流量的变化规律,分析了裂隙几何特征对其渗流特性的影响。随后采用变异函数对裂隙空隙三维分布特征进行量化表征,建立了考虑裂隙空隙三维分布特征和接触率为影响因素的辐射流等效水力隙宽计算模型(CA模型)。研究结果表明:裂隙空隙三维分布特征可由三维分布系数(CA)表征,CA值越大,裂隙空隙的分布越不均匀;CA模型可定量表征裂隙等效水力隙宽与裂隙力学隙宽、接触率和空隙三维分布系数之间的函数关系。试验数据与模型计算结果具有较好的一致性,验证了CA模型的合理有效性。

考虑最大线应变理论的多重破坏机制PMC强度模型

随着深部开采工程的快速发展,岩石在高应力作用下呈现出与浅埋条件下明显区别的破坏模式和破坏强度,在这个过程中岩石伸长、剪切及压密屈服等多种破坏机制共生。针对上述问题,本文以最大线应变理论、PMC过渡型准则为理论基础,提出了适合深部岩体破坏模式过渡特征的强度理论,揭示了岩体低强度破坏内在机理,并提出了广义剪应力、平均应力及应力洛德角为参量的多破坏机制影响下强度准则的不等式统一形式。同时,采用多重破坏机制PMC强度模型对砂岩和花岗岩试验数据进行拟合。研究结果表明,岩石强度表现出了较为明显的分段强度特征,符合多重破坏机制影响下强度规律,从而验证了多重破坏机制PMC强度模型对于岩石材料的适用性。