渗流影响下裂隙岩体损伤断裂机制的数值分析研究

【摘要】：岩体中裂隙的起裂、扩展和贯通演化特性、破裂模式及其对工程岩体强度及渗流特性的影响一直为工程地质界、岩石力学界和相关工程界所重视。为了分析水压力影响下裂隙岩体细观上损伤演化过程,本文通过数值分析手段对细观结构特性变化引起渗透性能演化、渗流-损伤相互作用对宏观力学行为和岩石破裂机制的影响进行了研究。 本文在FLAC3D平台上开发出岩石破裂过程渗流-损伤耦合分析程序,拓宽了原有FLAC3D程序的研究领域。这个程序能够对渗流-损伤耦合作用下裂纹的萌生、扩展过程进行模拟分析,把流固耦合问题的研究从应力状态分析深入到破坏过程分析之中。本文开展以下几个方面的研究工作： 1、提出了描述裂隙岩体破裂损伤过程的渗透-损伤耦合模型和数值方法,建立了流固耦合的基本方程。在原有的FLAC3D程序基础上,开发出渗流-损伤耦合数值模拟程序。 2、模拟分析了在孔隙水压力作用下含原生裂隙的非均匀试件的破坏过程,通过动态显示损伤状态和位移场、应力场、渗流场等图形,使得对裂隙岩体损伤破坏过程的研究更为深入 3、模拟分析了在孔隙水压力作用下裂隙岩体中隧道开挖过程,通过隧洞附近裂隙扩展过程及孔隙水压力场演化过程的的分析,研究了裂隙扩展和孔隙水压力变化对围岩、衬砌稳定性的影响。