石灰岩损伤演化的断裂力学模型及耦合方程

采用断裂力学方法分析裂纹起裂条件 ,建立腐蚀损伤岩体水力 (劈裂 )损伤的演化方程 .水化损伤的演化用矩(碟 )形板模型表示 ,用化学动力学的方法———PWP(Plummer Wigley Parkhurst)方程推导出水化损伤的演化方程 ,在此基础上 ,通过拉剪状态下水化 -水力耦合损伤演化模型 ,建立了水化 -水力耦合损伤演化方程 。

大断面小净距隧道水力耦合围岩稳定性数值模拟

以在建富水区大断面小净距公路隧道为工程依托,通过自主开发的弹塑性应力-渗流-损伤耦合有限元计算模型对水力耦合作用下大断面小净距隧道围岩稳定性进行计算。采用差异进化算法进行损伤参数反演,在所得反演参数的基础上,对不同净距下,所选开挖断面处围岩的塑性区分布、损伤场演化规律和不同注浆圈参数对隧道周边损伤值及洞内涌水量的影响规律进行计算结果分析。

水力耦合作用下煤岩多尺度损伤演化特征

水力耦合作用对深部煤岩体的力学性质和破坏机制有着重要的影响。为了研究水力耦合作用下煤岩样单轴压缩软化效应及多尺度损伤演化特征,利用岩石力学试验系统和声发射监测系统,开展不同含水状态下煤岩样的单轴压缩试验,首先借助于扫描电镜辨识微观结构,其次从宏观尺度对煤岩样力学性质和破坏模式进行分析,再次从细观尺度依托声发射参数反演煤岩样损伤演化过程,最后论述水力耦合作用下宏细观尺度损伤演化特征。结果表明:不同含水状态煤岩样宏观尺度软化效应较类似,含水率的增大能有效软化煤岩样力学参数,且软化效应明显的阶段为低含水率状态;不同含水状态煤岩样微观尺度软化效应差异明显,煤样的声发射参数随含水率增大呈现软化趋势,而岩样的声发射参数随含水率增大,呈现先减小后增大趋势。说明水能有效减缓煤样的损伤演化过程,最终弱化煤样的冲击倾向性,而较高含水率促使水膜与孔隙水耦合提供刚度加速岩样的损伤演化过程,最终与冲击地压防治理论的降低岩体破坏剧烈程度相违背,研究结论可为深部煤岩注水软化预防冲击地压措施提供理论依据。