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《中南大学》 2010年
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水—岩作用下裂隙岩体力学性质及应力场—渗流场耦合作用分析

陈瑜  
【摘要】:水—岩作用是当今岩石力学界领域关注的前沿方向,它的存在和改变会引发岩土工程发生灾害性破坏。针对存在裂隙的岩体,当中的水存在的压力导致岩体逐渐失稳破坏。水—岩作用会改变岩石的物理性态与微观结构,削弱矿物颗粒间的联系,使受力岩体的变形加大、强度降低。水—岩作用最终会导致岩石微观成分的改变及原有微观结构的破坏,进而改变岩石的力学性质。工程岩体在这些因素所构成的动态平衡体系中的变形、破坏和稳定性是诸多工程学科需面临的共同问题。水—岩作用的作用机理十分复杂,这一课题的研究具有普遍的理论意义与更接近实际的应用价值。 本文所研究的课题是依托与国家自然科学基金资助项目(50774093:水岩作用下裂隙岩体流变—损伤—断裂耦合理论及应用)以及中南大学研究生学位论文创新资助项目(2009ssxt299:岩石亚临界裂纹扩展与结构弱化过程控制),开展水—岩作用下裂隙岩体力学性质及渗流场与应力场耦合研究。主要工作如下: 1、测试了水—岩作用下岩石室内常规力学的相关性质。岩石的膨胀变形随着吸水时间的延长呈增长趋势,到后期则向一稳定值逼近;岩块强度弱化明显,ηc0.75;岩石材料性质中的破坏荷载、剪应力、正应力参数值和粘结力c值在水—岩作用后均呈减小趋势,内摩擦角φ的变化规律不明显。 2、利用具有世界先进技术的Talysurf CLI 2000三维表面激光形貌测试仪,以0.5μm的高分辨率对水—岩作用前后的五种不同岩性的试件进行形貌扫描。水—岩作用后岩石表面高度平均偏离基准面的程度和高度离散性变大,高度分布概率更集中,粗糙程度增大,在膨胀发生的同时,也伴随溶解、水解和碳酸化作用等的化学反应。岩性在其中起着关键的主导作用,二辉橄榄岩混合岩含辉岩斜长角闪岩大理岩。 3、在INSTRON 1342电液伺服材料上采用双扭常位移松弛法对五种典型岩石进行水—岩作用前后岩石亚临界裂纹扩展和断裂韧度测试,确定了水岩化学腐蚀对岩石亚临界裂纹扩展及断裂韧度的影响,试验表明:在同一应力水平上,水—岩作用能加速亚临界裂纹扩展;水化学腐蚀后岩石的断裂韧度均小于其在空气中的断裂韧度。其中,水—岩作用对大理岩及斜长角闪岩断裂韧度的影响最大,斜长角闪岩在水化作用后其断裂韧度较空气中的减小了39.46%,大理岩减小了27.19%。 4、利用MIDAS/GTS软件的流固耦合渗流分析功能,分别计算无渗流效应与有渗流效应存在时两种状态下巷道在开挖过程中围岩稳定性。在考虑渗流效应时,巷道开挖后巷道周围的孔隙水压力随开挖面的水头压力减小而下降,下降区间数值呈现带状。开挖后竖直方向的应力值要下降30%左右,水平X方向的位移量变化不大,竖直Z方向的位移量则有较大差值,巷道开挖后围岩有使其径向收敛的效果。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU452

【引证文献】
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1 徐明明;徐进;任浩楠;杨昊天;何雅琴;;大理岩岩体力学特性的水压-应力耦合试验研究[J];长江科学院院报;2012年08期
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1 徐久燕;雅砻江牙根二级水电站雾化边坡稳定性研究[D];成都理工大学;2013年
【参考文献】
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1 陈四利,冯夏庭,周辉;化学腐蚀下砂岩三轴压缩力学效应的试验[J];东北大学学报;2003年03期
2 陈钢林,周仁德;水对受力岩石变形破坏宏观力学效应的实验研究[J];地球物理学报;1991年03期
3 丁抗;水岩作用的地球化学动力学[J];地质地球化学;1989年06期
4 汤连生,王思敬;工程地质地球化学的发展前景及研究内容和思维方法[J];大自然探索;1999年02期
5 何沛田,吴相超,黄志鹏,张红;岩石膨胀特性和机理研究[J];矿山压力与顶板管理;2005年03期
6 李江腾,曹平,袁海平;Testing study of subcritical crack growth velocity and fracture toughness of marble[J];Journal of Coal Science & Engineering(China);2005年01期
7 尤明庆,华安增;岩样单轴压缩的尺度效应和矿柱支承性能[J];煤炭学报;1997年01期
8 朱珍德,孙钧;裂隙岩体非稳态渗流场与损伤场耦合分析模型[J];四川联合大学学报(工程科学版);1999年04期
9 徐晗;黄斌;何晓民;;膨胀岩工程特性试验研究[J];水利学报;2007年S1期
10 王媛,徐志英,速宝玉;裂隙岩体渗流与应力耦合分析的四自由度全耦合法[J];水利学报;1998年07期
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1 梁卫国;盐类矿床水压致裂水溶开采的多场耦合理论及应用研究[D];太原理工大学;2004年
2 李江腾;硬岩矿柱失稳及时间相依性研究[D];中南大学;2005年
3 袁海平;诱导条件下节理岩体流变断裂理论与应用研究[D];中南大学;2006年
4 冒海军;板岩水理特性试验研究与理论分析[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
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1 丁增志;节理表面形貌研究及在非贯通节理岩体强度准则中的应用[D];同济大学;2007年
【共引文献】
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1 罗晓勇;施养杭;;混凝土断裂的研究现状与展望[J];四川建筑科学研究;2008年06期
2 周资斌,章青,吴锋;弹塑性有限元和刚体极限平衡法混合分析土坡稳定[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年03期
3 陈艳,刘宁;润扬大桥北锚变更方案的变形和应力比较[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年01期
4 魏晋;;地下水流动对埋地换热器影响的模拟研究[J];中国建设动态.阳光能源;2006年06期
5 赵阳升;;我国煤矿安全面临的重大难题及其思考[J];兵工安全技术;1999年06期
6 郭中华,朱珍德,花剑岚,张爱军,房震;灰岩强度特性的试验分析与数学模拟[J];地下空间;2001年04期
7 吴相超,肖本职,彭朝全;重庆长江鹅公岩大桥东锚碇岩体力学参数研究[J];地下空间;2003年02期
8 李维树,彭朝全,张仕光;乌江构皮滩水电站坝基岩体变形参数取值方法[J];地下空间;2004年02期
9 贾东远,阴可,李艳华;岩石边坡稳定性分析方法[J];地下空间;2004年02期
10 吕兆兴;冯增朝;赵阳升;;孔隙介质中渗流团分形维数的模拟计算方法[J];地下空间与工程学报;2005年06期
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1 刘先珊;朱德武;;考虑渗流应力耦合作用的裂隙岩体渗透特性研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 龙威;宗洪锋;;节流器类型对空气静压导轨静特性的影响分析[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
3 郭胜山;陈厚群;李德玉;马怀发;;混凝土动力塑性损伤分析中的单元尺寸效应探讨[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 高洁;孙鹤旭;董砚;何林;;开关磁阻电机RBF神经网络滑模控制器的设计与转矩脉动优化的研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
5 蔡銮;徐栋;;钢筋混凝土双向偏心受力截面非线性分析[A];第十一届后张预应力学术交流会论文集[C];2011年
6 王超;赵自豪;陈世江;伍永平;;西部深井软岩巷道围岩变形失稳的FLAC数值分析[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
7 徐宏;张瑚;;DVR逆变单元补偿方法分析与研究[A];2010年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2010年
8 李玉株;肖江;黄丽燕;刘君;;基于TDC-GP2的激光测距系统设计[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
9 亓荣强;;弱胶结软岩巷道支护实践与合理支护形式探讨[A];第七次煤炭科学技术大会文集(上册)[C];2011年
10 杨栋;薛晋霞;康志勤;刘中华;;抚顺油页岩干馏渗透实验研究[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
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1 魏风清;煤与瓦斯突出的物理爆炸模型及预测指标研究[D];河南理工大学;2010年
2 黄西成;内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式分析[D];中国工程物理研究院;2010年
3 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
4 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
5 张春玉;预应力空间网格结构优化理论及可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
8 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
9 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 程军娜;基于形态学多尺度图像分析的海藻细胞图像分割及特征提取[D];中国海洋大学;2010年
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1 程祥;农产品冷链物流库存管理应用研究[D];华中农业大学;2010年
2 苏发强;新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 赵文武;淮南矿区典型煤层水力冲孔技术参数研究及消突效果考察[D];河南理工大学;2010年
4 魏明俐;深部软岩巷道围岩稳定性分析与控制技术研究[D];山东科技大学;2010年
5 胡艳卉;矿井地下水流场数值模拟及其应用研究[D];山东科技大学;2010年
6 陈云娟;类岩石材料蠕变本构试验研究及基于FLAC~(3D)实现[D];山东科技大学;2010年
7 李克建;济南燕翅山山体变形机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年
8 李成成;综放开采断层应力分布特征与冲击危险评价研究[D];山东科技大学;2010年
9 刘兆平;HS复合型软岩大断面硐室联合支护及施工技术研究[D];山东科技大学;2010年
10 刘心广;济二煤矿深部巷道支护技术及应用研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
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1 方建瑞;朱合华;蔡永昌;;边坡稳定性研究方法与进展[J];地下空间与工程学报;2007年02期
2 吴建超;陈蜀俊;陈俊华;;三峡水库蓄水后全位移场变化的数值模拟[J];大地测量与地球动力学;2009年06期
3 黄润秋;中国西部地区典型岩质滑坡机理研究[J];第四纪研究;2003年06期
4 黄润秋;中国西南岩石高边坡的主要特征及其演化[J];地球科学进展;2005年03期
5 王东;袁景;;边坡稳定性分析中不确定性方法的评价[J];辽宁工程技术大学学报;2005年S2期
6 张玉浩,张立宏;边坡稳定性分析方法及其研究进展[J];广西水利水电;2005年02期
7 张华,练继建;底流泄洪雾化对下游环境影响预测[J];华北电力大学学报;2005年01期
8 沈良峰,廖继原,张月龙;边坡稳定性分析评价方法研究及趋向[J];建筑科学;2004年06期
9 李晓敏;牛犇;宋静;;边坡工程常用稳定分析方法综述[J];四川建筑;2011年03期
10 吴持恭;;高速水力学学科发展综述[J];成都科技大学学报;1987年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张华;水电站泄洪雾化理论及其数学模型的研究[D];天津大学;2003年
2 张卓;泄洪雾化影响下岩质边坡稳定性分析与预测[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 藏世超;锦屏一级水电站右岸雾化区猴子坡稳定性研究[D];西南交通大学;2011年
2 何杨;岩体离散裂隙网络非稳定渗流场与应力场耦合分析[D];西安理工大学;2007年
3 吕辉;大渡河瀑布沟水电站溢洪道陡槽段雾化边坡稳定性研究[D];成都理工大学;2007年
4 沈中超;两河口水电站庆大河泄水建筑物进口边坡稳定性评价[D];成都理工大学;2008年
5 陈端;高坝泄洪雾化雨强模型律研究[D];长江科学院;2008年
6 朱容辰;雅砻江两河口水电站坝址区边坡卸荷分带与岩体质量分级研究[D];成都理工大学;2009年
7 贾留杰;牙根水电站2号拉裂松动岩体边坡稳定性研究[D];成都理工大学;2009年
8 刘维国;牙根水电站右岸1号拉裂松动岩体发育特征及成因分析[D];成都理工大学;2009年
9 刘洪磊;岩石破坏渗流机理的实验及数值模拟研究[D];东北大学;2008年
【二级引证文献】
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1 徐慧宁;周钟;徐进;任浩楠;聂明;王璐;郑汉淮;杨静熙;;锦屏一级水电站软弱岩体高水头弱化效应的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2013年S2期
【二级参考文献】
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1 金龙哲,宋存义,蒋仲安,李天昕;压力渗流润湿煤体的实验研究[J];安全与环境学报;2001年05期
2 郭中华,朱珍德,花剑岚,张爱军,房震;灰岩强度特性的试验分析与数学模拟[J];地下空间;2001年04期
3 楼沩涛;干燥和水饱和花岗岩的动态断裂特性[J];爆炸与冲击;1994年03期
4 邹海,王桂梁,桂和荣,陈兆炎;岩体力学参数的损伤─—反分析优化性研究[J];长春科技大学学报;1999年02期
5 乔文孝,杜光升;孔隙度、泥质含量、饱和度对岩石声波的影响[J];测井技术;1995年03期
6 董学晟,夏熙伦;三峡工程船闸高边坡岩体力学试验研究*的历史回顾[J];长江科学院院报;1999年02期
7 易志坚;求解应力强度因子的一种新方法[J];重庆交通学院学报;1991年03期
8 王学成,金志浩,李光新,王笑天;双扭法及其在脆性材料力学性能评定中的应用[J];材料科学进展;1989年05期
9 冷雪峰,唐春安,杨天鸿,李连崇;岩石水压致裂过程的数值模拟分析[J];东北大学学报;2002年11期
10 方亚如,蔡戴恩,刘晓红,李纪汉,郝晋昇,耿乃光;含水岩石破裂前的声发射b值变化[J];地震;1986年02期
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1 季家林;李慧剑;黎振兹;;最大双剪应力因子复合滑开断裂准则[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第一册)[C];2005年
2 侍爱国;;金川Ⅲ矿区贫矿资源开发利用的战略意义[A];中国有色金属学会第五届学术年会论文集[C];2003年
3 潘一山;袁旭东;章梦涛;;岩石失稳破坏的应变梯度模型[A];第六届全国岩石动力学学术会议文集[C];1998年
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1 冯西桥;脆性材料的细观损伤理论和损伤结构的安定分析[D];清华大学;1995年
2 刘高;高地应力区结构性流变围岩稳定性研究[D];成都理工大学;2002年
3 陈先国;隧道结构失稳及判据研究[D];西南交通大学;2002年
4 韦立德;岩石力学损伤和流变本构模型研究[D];河海大学;2003年
5 陈沅江;岩石流变的本构模型及其智能辨识研究[D];中南大学;2003年
6 陈枫;岩石压剪断裂的理论与实验研究[D];中南大学;2002年
7 杨天鸿;岩石破裂过程渗透性质及其与应力耦合作用研究[D];东北大学;2001年
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1 杨慧;双轴压缩下含闭合裂纹有限岩板的断裂研究[D];中南大学;2007年
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1 陈洪凯;裂隙岩体渗流研究现状(Ⅱ)[J];重庆交通学院学报;1996年02期
2 朱珍德,孙钧;裂隙岩体非稳态渗流场与损伤场耦合分析模型[J];水文地质工程地质;1999年02期
3 于青春,陈德基,薛果夫,大西有三;裂隙岩体一般块体理论初步[J];水文地质工程地质;2005年06期
4 范波;罗平平;;钻孔压水试验理论研究现状及展望[J];煤炭工程;2010年01期
5 朱珍德,孙钧;裂隙岩体的渗流场与损伤场耦合分析模型及其工程应用[J];长江科学院院报;1999年05期
6 杨立中,黄涛;初论环境地质中裂隙岩体渗流-应力-温度耦合作用研究[J];水文地质工程地质;2000年02期
7 张电吉,汤平,白世伟;节理裂隙岩体渗流与应力耦合分析[J];武汉化工学院学报;2004年04期
8 陈兴周,李建林,柴军瑞,王如宾;考虑应力状态的裂隙岩体渗透系数确定方法简述[J];地下水;2005年05期
9 陶振宇;唐方福;;岩体水力模型的比较研究[J];工程勘察;1987年05期
10 仵彦卿;;利用多孔压水试验资料计算裂隙岩体的渗透系数张量[J];地质灾害与环境保护;1993年01期
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1 刘晓丽;王恩志;王思敬;刘顺贵;;裂隙岩体渗透性研究[A];中国地质学会工程地质专业委员会2006年学术年会暨“城市地质环境与工程”学术研讨会论文集[C];2006年
2 马国彦;;裂隙岩体三向渗透系数在水利水电勘察设计中的应用[A];第四届全国工程地质大会论文选集(三)[C];1992年
3 尹晓楠;张国新;;裂隙岩体宏观力学特性数值实验的流形元法[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
4 李凡;;两条雁行预制裂隙贯通机制的细观数值模拟研究[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
5 符平;杨晓东;;裂隙岩体水泥灌浆效果评价及数值模拟研究[A];中国水利学会地基与基础工程专业委员会第十一次全国学术技术研讨会论文集[C];2011年
6 吉小明;;裂隙岩体多重介质流固耦合分析的全耦合数学模型与有限元公式[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
7 李宁;张平;陈蕴生;;裂隙岩体试验研究进展与思考[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
8 郑少河;姚海林;葛修润;;裂隙岩体非稳态渗流特性分析[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
9 刘先珊;朱德武;;考虑渗流应力耦合作用的裂隙岩体渗透特性研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
10 费文平;张志龙;张茹;;裂隙岩体三维网络模拟的研究进展[A];第六届全国地面岩石工程学术会议暨第二届岩土力学与工程前沿论坛论文集[C];2007年
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1 李志伟;“杰青”催化出来的优秀科学家[N];光明日报;2004年
2 陈兴旺安徽记者站 李远峰;天柱山启动摩崖石刻保护工程[N];中国旅游报;2008年
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1 张莉丽;裂隙岩体渗透典型单元体存在性[D];中国地质大学(北京);2011年
2 路威;裂隙岩体水流—传热模型试验与计算理论研究[D];北京交通大学;2012年
3 余丽;卸荷裂隙岩体变分问题及内时理论的研究应用[D];南昌大学;2013年
4 吴月秀;粗糙节理网络模拟及裂隙岩体水力耦合特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
5 路亚妮;裂隙岩体冻融损伤力学特性试验及破坏机制研究[D];武汉理工大学;2013年
6 张占荣;裂隙岩体变形特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
7 陈红江;裂隙岩体应力—损伤—渗流耦合理论、试验及工程应用研究[D];中南大学;2010年
8 郑春梅;基于DDA的裂隙岩体水力耦合研究[D];山东大学;2010年
9 黄戡;裂隙岩体中隧道注浆加固理论研究及工程应用[D];中南大学;2011年
10 陈芳;高坝坝区硬脆性裂隙岩体的流变强度时效模型及工程应用研究[D];山东大学;2012年
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1 项吕;渗流影响下裂隙岩体损伤断裂机制的数值分析研究[D];山东大学;2012年
2 汪雷;贯穿裂隙岩体峰后变形破坏特性的试验研究[D];山东大学;2013年
3 陈亮;雾化条件下裂隙岩体水力学特征及对边坡变形的影响[D];成都理工大学;2013年
4 孙健;裂隙岩体热—水—力三场耦合米级尺度模型试验及数值模拟研究[D];北京交通大学;2012年
5 曹小亮;复杂渗流条件下地下水封油库围岩稳定性研究[D];中国地质大学(北京);2013年
6 陈瑜;水—岩作用下裂隙岩体力学性质及应力场—渗流场耦合作用分析[D];中南大学;2010年
7 林岱;大丽公路双龙隧道开挖过程中裂隙岩体损伤分析与研究[D];昆明理工大学;2011年
8 高超;大跨度小净距隧道支护结构力学特征研究[D];重庆交通大学;2012年
9 陆泽西;艰险山区裂隙岩体隧道围岩稳定性及灾害控制研究[D];西南交通大学;2014年
10 曹阿静;裂隙岩体渗流与应力耦合数值分析及其工程应用[D];武汉科技大学;2003年
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