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《重庆大学》 2005年
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岩体卸荷应力场—渗流场耦合试验研究及数值分析

艾万民  
【摘要】: 目前,水-岩耦合研究是岩土工程领域的前沿课题之一。渗流场和应力场的分布及其耦合情况,是影响裂隙岩体工程稳定性的重要因素。针对目前使用卸荷方法研究水-岩耦合作用较少的研究现状,本文基于理论分析、试验研究和数值分析,对低应力下岩体卸荷应力场-渗流场耦合作用进行了探讨,得到了如下主要结论: (1)在系统论述岩体裂隙几何及力学特性、卸荷岩体中应力分布特征以及裂隙岩体渗流场-应力场耦合模型的基础上,以立方定律为基础,从理论上推导了卸荷岩体裂隙渗透系数变化量与卸荷量之间的关系式; (2)基于最小二乘法原理,用Matlab编制程序,对卸荷岩体裂隙渗透系数变化量与卸荷量之间的关系的试验数据进行了拟合,并与理论值进行对比,二者吻合良好; (3)借鉴岩体应力-应变曲线滞回现象的P-M模型理论,提出了裂隙岩体应力-渗透系数曲线滞回现象的P-M模型; (4)通过卸荷渗流试验,探讨了渗透系数与卸荷量之间的关系。试验研究表明:随着岩体的卸荷,岩体渗透系数与卸荷量近似成一双曲线关系;随着卸荷量的增加,当有效卸荷量达到60%~80%以上时,岩体的渗透系数将会产生突变,此结果与本文所建立的理论模型计算结果吻合良好;在卸荷量一定的情况下,随着孔隙水压力的加-卸荷循环变化,其渗透系数逐渐变小; (5)通过对试验前后的试样进行的细观分析得出:岩体卸荷后,岩体内部的裂纹会合并、发展、汇合,并最终形成大的裂隙,此裂隙即为渗流的主要通道,导致了岩体渗透系数的大幅度增加,是影响岩体渗流特性的重要原因之一; (6)以变刚度弹簧单元建立裂隙模型,用大型有限元软件Ansys对试验模型进行了数值分析,研究表明:考虑耦合作用的径向应力,随着有效应力的增加变得越不均匀,而没有考虑耦合作用的径向应力,在整个作用过程中的均匀性基本不变;考虑耦合作用时,在端部会出现局部应力突变,没有考虑耦合作用时,应力为渐变,没有出现应力突变。模型的径向应变结果分布与径向应力结果分布类似; (7)基于数值分析,探讨了裂隙水压力的分布形式,并以立方定律为基础,假设裂隙面为光滑表面,理论推导了光滑非平行裂隙中的水头分布公式,结果发现二者均为弧线分布形式。 (8)简要地分析了本文的水力模型在库岸滑坡分析中的应用,并建立了库水
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU452

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 雷涛;采动卸荷下连续开采诱导放顶动力响应模拟研究[D];中南大学;2010年
2 屈建军;裂隙砂岩渗流场与应力场耦合的试验研究及其工程应用[D];三峡大学;2010年
3 李航;裂缝性油藏动态应力场岩体孔渗演化研究[D];东北石油大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 朱冬林,任光明,聂德新,葛修润;库水位变化下对水库滑坡稳定性影响的预测[J];水文地质工程地质;2002年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 谢勇谋,谭光杰,胥良;利用人工神经网络由静力触探推算液化指数[J];四川建筑科学研究;2004年02期
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9 王凯,唐红梅,王蓉,陈洪凯,袁建议;基于有限元数值分析探讨沟埋式箱涵裂缝的形成机理[J];地下空间;2001年S1期
10 李建林;三峡工程岩石拉剪断裂特性的试验研究[J];地下空间;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 尚彦军;史永跃;林达明;吴锋波;张巍;;从浅表花岗岩体中地应力测试深度与应力值间关系分析剥蚀厚度[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 刁晓伟;宋庆庆;单如月;严硕;;单裂隙渗流-应力模型[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
4 汉京礼;姜耀东;赵毅鑫;;立方体煤岩试样三向变应力路径受载变形特征数值模拟[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
5 何满潮;陶志刚;张斌;;罗山矿区滑坡灾害发生机理与监测预警技术研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(1)[C];2009年
6 张梁;王俊杰;;山区库岸塌岸预测方法综述[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(1)[C];2009年
7 秦海燕;徐良明;;温州市地下粮库围岩稳定性影响因素分析[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第一卷)[C];2010年
8 谭以安;刘国昌;崔诗礼;;岩体系统工程稳定分类及模糊数学综合评判——以十三陵抽水蓄能电站地下厂房为例[A];全国第三次工程地质大会论文选集(上卷)[C];1988年
9 周创兵;彭玉环;;边坡滑面空间形态及其强度参数的联合反算[A];全国第三次工程地质大会论文选集(上卷)[C];1988年
10 何高毅;黄家愉;戈扬;;重庆市区人工洞室顶上建筑物基底下岩体安全厚度选择方法初探[A];全国第三次工程地质大会论文选集(上卷)[C];1988年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 李亚帮;膨胀性充填裂隙水力特性实验研究[D];郑州大学;2010年
4 邢利铭;掘进巷道煤岩瓦斯流固耦合效应数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 张亮;高速公路古老滑坡病害整治关键技术研究[D];中国铁道科学研究院;2010年
6 崔巍;变权组合方法在滑坡预测中的应用[D];长春工业大学;2010年
7 周金阳;混凝土防渗墙加固的土石坝有限元分析研究[D];南昌大学;2010年
8 曾凯波;大冶铁矿露天采场高陡岩质边坡破坏机理及稳定性研究[D];武汉工程大学;2010年
9 苏利勋;无网格法数值模拟岩体单裂隙水力劈裂[D];昆明理工大学;2008年
10 刘华磊;丁家坟滑坡失稳机制及变形预测研究[D];昆明理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 包太,刘新荣,朱可善,张胜群;裂隙岩体渗流场与卸荷应力场耦合作用[J];地下空间;2004年03期
2 吉小明;;隧道工程中水力耦合问题的探讨[J];地下空间与工程学报;2006年01期
3 黄生文;司铁汉;冯建伟;曹云强;;卸荷效应下牛湖山隧道围岩应力分析[J];地下空间与工程学报;2009年01期
4 王金安,彭苏萍,孟召平;岩石三轴全应力应变过程中的渗透规律[J];北京科技大学学报;2001年06期
5 龚敏,黎剑华;延长药包不同位置起爆时的应力场[J];北京科技大学学报;2002年03期
6 王鹏,乔兰,李长洪,蔡美峰;岩质边坡渗流场中等效连续介质模型的应用[J];北京科技大学学报;2003年02期
7 庙延钢,张汉兴;预裂爆破的微观分析[J];爆破;1999年02期
8 杨小林,王树仁;岩石爆破损伤断裂的细观机理[J];爆炸与冲击;2000年03期
9 贺红亮;冲击载荷下岩石的损伤特性分析[J];爆炸与冲击;1995年03期
10 陈洪凯;裂隙岩体渗流研究现状(Ⅰ)[J];重庆交通学院学报;1996年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 唐海;岩石预裂爆破成缝分析及爆破参数确定的智能研究[D];武汉理工大学;2004年
2 梁宁慧;渗流对卸荷岩质边坡稳定性影响的研究[D];重庆大学;2005年
3 崔颖;非饱和重塑膨胀土临界状态特性的试验研究[D];东南大学;2006年
4 伍美华;基于水—岩耦合理论的坝基防渗帷幕优化研究[D];西安理工大学;2008年
5 王庆国;隧道岩石爆破理论研究与数值模拟[D];西南交通大学;2008年
6 胡海浪;岩质边坡稳定参数敏感性分析及其开挖卸荷岩体力学参数研究[D];三峡大学;2008年
7 刘礼标;爆破荷载下隧道围岩的损伤分析[D];重庆交通大学;2009年
8 房成亮;调整井地层压力预测及压力系统分析[D];大庆石油学院;2010年
9 高科;岩石SHPB实验技术数值模拟分析[D];中南大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 雷涛;周科平;胡建华;高峰;;卸荷岩体力学参数劣化规律的细观损伤分析[J];中南大学学报(自然科学版);2013年01期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吉小明,赵中旺;隧道监测和信息反馈中的计算模型优化问题[J];地下空间;1997年02期
2 任大春;不完全井渗流近似计算及其应用[J];长江科学院院报;1990年03期
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4 张家发,李思慎;三峡船闸高边坡裂隙岩体渗流场三维有限元分析[J];长江科学院院报;1993年01期
5 邢林生;潘松林;;纪村红层坝基防渗排水设施的改造及其效果监测分析[J];大坝观测与土工测试;1989年05期
6 杨诗经,洪云;复杂渗流场的三维有限元分析程序[J];大坝观测与土工测试;1994年03期
7 段小宁 ,李鉴初  ,刘继山;各向异性连续介质渗透系数的反分析法及其应用[J];大连理工大学学报;1991年05期
8 段小宁,李鉴初,刘继山;应力场与渗流场相互作用下裂隙岩体水流运动的数值模拟[J];大连理工大学学报;1992年06期
9 高强,郭杏林,杨海天;遗传算法求解粘弹性反问题[J];大连理工大学学报;2000年06期
10 唐春安,刘红元,秦四清,杨志法;非均匀性对岩石介质中裂纹扩展模式的影响[J];地球物理学报;2000年01期
【相似文献】
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1 吴刚,孙钧;卸荷应力状态下裂隙岩体的变形和强度特性[J];岩石力学与工程学报;1998年06期
2 赵明阶;裂隙岩体在受荷条件下的声学特性研究[J];岩石力学与工程学报;1999年02期
3 毛邦燕;许模;屈平;周洪福;;利用渗透张量法求取裂隙岩体渗透系数的随机误差分析[J];成都理工大学学报(自然科学版);2007年02期
4 刘耀儒;杨强;覃振朝;;基于统计模型的裂隙岩体渗流场的并行数值模拟[J];岩石力学与工程学报;2008年04期
5 张新敏;蒋中明;冯树荣;陈胜宏;;岩体高压压水试验的渗透系数取值方法探讨[J];水力发电学报;2011年01期
6 纪成亮;李晓昭;王驹;赵晓豹;汪志涛;邵冠慧;王益壮;;裂隙岩体渗透系数确定方法研究[J];工程地质学报;2010年02期
7 郭丰永;史宇;毛毳;王雪松;;高速公路软土地基沉降的FLAC~(3D)数值模拟[J];天津城市建设学院学报;2005年04期
8 盛金昌,速宝玉,詹美礼,赵坚;裂隙岩体随机渗流模型及数值分析[J];重庆大学学报(自然科学版);2000年S1期
9 陈伟;阮怀宁;;随机连续模型分析裂隙岩体耦合行为[J];岩土力学;2008年10期
10 梁宁慧,刘新荣,包太,魏清平;岩体卸荷渗流特性的试验[J];重庆大学学报(自然科学版);2005年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡耀青;杨栋;赵阳升;段康廉;;巷道滞后突水的机理及其模拟[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000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 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
4 罗伟;彭耘;梅发勇;李凯;;微差延时对隧洞光面爆破质量影响的数值分析[A];中国岩石力学与工程实例第一届学术会议论文集[C];2007年
5 刘元雪;谢锋;蒋树屏;周家伍;陈忱;;棚洞结构洞形优化计算分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
6 唐晓松;郑颖人;董诚;;应用神经网络预估粗颗粒土的渗透系数[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
7 袁涌;朱宏平;熊世树;;高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果分析研究[A];防振减灾工程理论与实践新进展(纪念汶川地震一周年)——第四届全国防震减灾工程学术研讨会会议论文集[C];2009年
8 张猛;李名尧;;复杂件冷挤压成形数值分析和工艺优化[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
9 丁勇春;王建华;徐斌;;基于FLAC3D的基坑开挖与支护三维数值分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
10 金涛;孟晓宏;;不同参数对压缩机壳体噪声辐射的数值分析[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李志伟;“杰青”催化出来的优秀科学家[N];光明日报;2004年
2 张希勤;基坑降水在建筑施工中的应用[N];伊犁日报(汉);2006年
3 曾台盛;同等学力申请计算机硕士学位考试心得[N];中国电脑教育报;2003年
4 本报记者 叶辉;情系“天下第一塔”[N];光明日报;2001年
5 膜康;聚合物的渗透率、溶度和扩散率测试技术回顾及应用[N];中国包装报;2006年
6 湖南工业大学 苏远 株洲 张目清 济南兰光机电技术有限公司 赵江 济南 姚平;塑料包材透气性能测试研究——压差对透气性能的影响(上)[N];中国包装报;2007年
7 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
8 刘生 赵向东;节水农业让开鲁农民节支增效[N];通辽日报;2005年
9 通化师范学院研究员 陶丽华;阿魏酸的新用途[N];大众卫生报;2005年
10 ;孤立波、非线性动力与价格波动投机[N];期货日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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 包太;岩体渗流的理论模型及其渗流参数确定[D];重庆大学;2005年
3 郑春梅;基于DDA的裂隙岩体水力耦合研究[D];山东大学;2010年
4 胡云进;裂隙非饱和渗流试验研究及有地表入渗的裂隙岩体渗流数值分析[D];河海大学;2001年
5 庄宁;裂隙岩体渗流应力耦合状态下裂纹扩展机制及其模型研究[D];同济大学;2007年
6 刘文剑;基于渗流场—损伤场耦合理论的隧道涌水量预测研究[D];中南大学;2008年
7 刘杰;裂隙岩体渗流场及其与应力场耦合的参数反问题研究[D];河海大学;2002年
8 谢兴华;岩体水力劈裂机理试验及数值模拟研究[D];河海大学;2004年
9 周秋娟;软土卸荷力学特性及软弱地层中基坑稳定性研究[D];暨南大学;2009年
10 杨海清;裂隙岩体动态损伤局部化机理的理论及应用[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 艾万民;岩体卸荷应力场—渗流场耦合试验研究及数值分析[D];重庆大学;2005年
2 米健;裂隙岩体流固耦合参数反演分析[D];武汉理工大学;2007年
3 许增光;岩体三维裂隙网络非稳定渗流场与温度场耦合分析[D];西安理工大学;2008年
4 王永新;水—岩相互作用机理及其对库岸边坡稳定性影响的研究[D];重庆大学;2006年
5 王忠亮;烟台万华地下水封(液化气)洞库裂隙岩体渗透场特征[D];中国地质大学;2012年
6 林强;核废处置库近场岩体饱和断层带渗流—传热数值模拟[D];北京交通大学;2010年
7 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
8 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
9 梁宁慧;渗流对卸荷岩质边坡稳定性影响的研究[D];重庆大学;2005年
10 蒲舸;煤粉锅炉一次风管中煤粉浓度的数值分析[D];重庆大学;2001年
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