盐岩裂隙渗流–溶解耦合模型及试验研究

根据盐岩溶解机制,对盐岩裂隙的溶解过程进行合理简化和假设;在此基础上,考虑盐岩裂隙溶解和渗透性变化的耦合条件,建立盐岩裂隙渗流–溶解耦合模型。利用自行设计研制的盐岩裂隙渗流–溶解耦合试验装置对特定条件下的盐岩裂隙渗流–溶解耦合过程进行试验研究,并应用盐岩裂隙渗流–溶解耦合模型进行模拟分析与验证,计算结果与试验结果非常吻合,表明所建立的盐岩裂隙渗流–溶解耦合模型可以很好地描述盐岩裂隙的渗流–溶解耦合机制。该研究成果为进一步研究盐岩的应力–渗流–溶解耦合机制奠定重要的理论和试验基础。

单轴压缩条件下岩盐应力-溶解耦合效应的细观力学试验分析

通过大量的单轴压缩条件下岩盐应力–溶解耦合效应的细观力学试验,发现在应力作用下岩盐的溶解特性会发生显著的变化。采用溶解质量(即宏观溶解速率)与轴向塑性应变和溶解时间之间的关系来定量描述应力作用下岩盐溶解速率的变化,在试验结果的基础上得到溶解质量与轴向塑性应变和溶解时间之间的变化规律;通过不同阶段的裂纹溶解之后形态上的变化,对不同轴向塑性应变下岩盐宏观溶解速率发生变化的机制进行分析。发现在溶蚀作用下,岩盐的力学性质会发生变化。通过对溶解阶段应力随着溶解时间的变化关系的研究,得出溶蚀作用下岩盐力学性质发生变化的机制在于岩盐发生溶解从而使得岩盐裂纹的临界应力强度因子降低。研究成果为进一步研究岩盐的应力–溶解耦合机制奠定了试验依据以及理论基础。

溶蚀作用下岩盐塑性力学模型研究

基于溶蚀作用下岩盐力学性质发生改变机制分析,建立溶蚀作用下岩盐塑性力学模型。研究结果表明,溶蚀作用下岩盐力学性质发生改变机制在于溶蚀作用使得岩盐宏观力学参数发生了变化,但岩盐力学破坏机制并没有本质上的改变;采用应变硬化–软化模型来描述无溶蚀作用下岩盐塑性力学行为,并结合常规三轴压缩试验结果,得出无溶蚀作用下黏聚力和内摩擦角与等效塑性应变之间的关系式;基于溶蚀作用下岩盐力学性质发生改变机制以及无溶蚀作用下岩盐塑性力学模型,在考虑黏聚力随溶蚀作用发生变化的前提下,建立岩盐塑性力学模型;结合单轴压缩条件下岩盐应力–溶解耦合效应的细观力学试验结果,采用FLAC–遗传算法联合求解方法对溶解阶段黏聚力随溶解时间的变化规律进行计算,确定溶解后再加载阶段黏聚力计算公式,并归纳出溶蚀作用下岩盐塑性力学模型中黏聚力的变化规律。