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《西安科技大学》 2004年
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软岩体冻融损伤水热力耦合研究初探

马静嵘  
【摘要】:本文在冻土力学的基础上将软岩冻融力学作为一个课题提出来,并具体指出它所包含的内容与拟解决的关键问题,针对西部特殊环境具体的解决冻融环境的变化对岩体,特别是软弱岩体的稳定性影响。软岩强度低,孔隙度大,胶结程度差,含有大量膨胀性粘土矿物的松,散,软,弱岩层,当大气温度升高使冻结岩体温度变为正温,岩体中的冰消融,出现融沉现象,这在硬岩中表现不明显,但对于软岩来说仍会有融沉现象发生。液态水的增加使岩体强度显著降低,从而影响工程的安全,液态水的增加还可导致水分迁移发生。在冻结融沉过程中由于水热状态变化,引起岩体应力应变发生变化,可使工程结构产生破坏,因此详细了解软岩水热力的耦合不是一个简单的过程,本文首先根据软岩的特殊物理特性提出了软岩的水热迁移机理,根据连续介质理论,热传导和质量迁移理论建立了软岩水、热、力耦合的基本数学物理模型。用有限元ANSYS模拟隧道围岩冻融循环的温度场分布、模拟了隧道围岩在温度荷载作用下的应力场分布,了解了隧道围岩冻胀力的分布趋势,和大板山隧道实测数据相符。 将软岩视为空间弹性体,提出了岩体在冻结过程中的水分场,温度场,应力场三场耦合的一般数学模型,在此条件下,视水压力为软岩受到的内应力,给出了以材料模量为参数的任意流变时刻的损伤因子方程。同时依据连续介质力学及热力学理论,采用损伤与力学本构相耦合的原则,提出软岩粘弹塑的本构关系理论。本章初次把冻融软岩与力学变形损伤结合起来,希望可以得到更好的论证。
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TU445

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王永岩;曾春雷;卢灿东;;隧道围岩热力耦合的数值模拟研究[J];矿业研究与开发;2008年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 谭贤君;高海拔寒区隧道冻胀机理及其保温技术研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 郑孝军;寒区裂隙岩石损伤破坏规律试验及数值模拟研究初探[D];西安科技大学;2006年
2 王力;科尔沁沙地坨甸相间地区冻融期土壤水热运移野外试验模拟[D];内蒙古农业大学;2010年
3 刘楠;岩石冻融力学实验及水热力耦合分析[D];西安科技大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 张雪颖;阮怀宁;贾彩虹;;岩石损伤力学理论研究进展[J];四川建筑科学研究;2010年02期
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9 马茂艳;程桦;;深厚冲积层冻结压力研究进展及展望[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年05期
10 陈莘;;高海拔冻土隧道洞内施工环境温度场数模拟[J];安徽建筑;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 王晓春;聂德新;;寒区滑坡冻融破坏机制研究[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
3 彭键林;尹志宏;宋俊杰;;基于ANSYS的蜂窝纸板静压特性研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
4 张成良;李新平;代翼飞;;考虑损伤效应的岩锚梁光面爆破数值分析[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
5 宋丽;廖红建;韩剑;;软岩三维统一弹粘塑性本构模型[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
6 吕晓聪;许金余;张龙;张磊;;大直径SHPB系统角闪岩的冲击动力试验[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(上册)[C];2009年
7 陈柏生;马芹永;涂智溢;胡时胜;;冻土动态力学性能的实验研究[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
8 程永欣;王奇志;;简单铆钉连接模型中接触疲劳寿命分析的有限元损伤力学方法[A];北京力学会第14届学术年会论文集[C];2008年
9 戴斌;张伟斌;田勇;唐兴;;含能材料损伤裂纹的工业CT图像分析[A];全国射线数字成像与CT新技术研讨会论文集[C];2009年
10 邴慧;何平;;土体冻结过程中的盐分迁移研究现状与进展[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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 刘浜葭;冻融和渗流耦合作用下风积土路基结构性演变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 张选利;柔性注压锚杆锚固特性研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 兰常玉;冻融循环与列车动载耦合作用下高速铁路地基沉降规律研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
6 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
7 张永安;滇中红层路堑边坡与路堤稳定性研究[D];昆明理工大学;2010年
8 马立峰;动荷载条件下多年冻土区斜坡路基稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
9 周明涛;植被混凝土冻融效应试验研究[D];武汉大学;2010年
10 刘卫东;改性聚丙烯纤维混凝土的工程性能研究[D];东华大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 桑培淼;注水强化松软煤壁稳定性的规律及工艺参数研究[D];河南理工大学;2010年
2 姜世元;缺陷法控制冲击地压的力学分析及应用[D];山东科技大学;2010年
3 王磊;弱胶结地层冻结壁变形研究与影响因素敏感性分析[D];山东科技大学;2010年
4 何敬玉;罗茨鼓风机振动噪声分析与数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
5 赵章;复合材料薄壁梁的耦合静变形及其振动特性研究[D];山东科技大学;2010年
6 夏云清;装载机差速器齿轮的非线性接触与疲劳寿命分析[D];浙江理工大学;2010年
7 倪川;某框架结构振动特性测试与控制分析研究[D];郑州大学;2010年
8 孙大为;长岭水库拱坝加固前后三维有限元分析[D];郑州大学;2010年
9 张浩刚;挖泥船定位桩立放方式研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 匡霞;CA6120U22D1型客车车架的随机振动和疲劳分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曲学兵,苏红卫;超浅埋隧道暗挖施工模拟[J];四川建筑科学研究;2002年04期
2 朱明;苏小勇;宋琼瑶;蒋跃;;冻土非稳态温度场有限元模拟分析[J];四川建筑科学研究;2009年01期
3 水伟厚,高广运,韩晓雷,吕康成;寒区隧道围岩导温系数及其冻深分析[J];地下空间;2002年04期
4 徐敩祖,王家澄,邓友生;土中水分迁移试验装置的研制[J];冰川冻土;1988年02期
5 朱元林,张家懿,彭万巍,沈忠言,苗丽娜;冻土的单轴压缩本构关系[J];冰川冻土;1992年03期
6 盛煜,马巍,侯仲杰;正冻土中水分迁移的迁移势模型[J];冰川冻土;1993年01期
7 何平,朱元林,张家懿,沈忠言,俞祁浩;饱和冻结粉土的动弹模与动强度[J];冰川冻土;1993年01期
8 王家澄,程国栋;孔隙特征对材料在冻结过程中位移的影响[J];冰川冻土;1993年01期
9 朱元林,吴紫汪,何平,马巍;我国冻土力学研究新进展及展望[J];冰川冻土;1995年S1期
10 朱元林,彭万巍,王显耀,蔡中民;应变率及温度对冻结黄土抗拉强度的影响[J];冰川冻土;1995年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 王铁行;多年冻土地区路基计算原理及临界高度研究[D];长安大学;2001年
2 王兵;绿洲荒漠过渡区水热平衡规律及其耦合模拟研究[D];中国林业科学研究院;2002年
3 贺玉龙;三场耦合作用相关试验及耦合强度量化研究[D];西南交通大学;2003年
4 王春;地铁车站通风与火灾三维数值模拟研究[D];西南交通大学;2005年
5 原国红;季节冻土水分迁移的机理及数值模拟[D];吉林大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 张照太;深土冻土力学性能试验研究及工程应用[D];安徽理工大学;2006年
2 刘新军;寒区隧道支护设计理论研究初探[D];西安科技大学;2006年
3 杨金凤;季节性冻融期不同地表条件下土壤水热动态变化规律的试验研究[D];太原理工大学;2006年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 陈卫忠;谭贤君;于洪丹;袁克阔;李术才;;低温及冻融环境下岩体热、水、力特性研究进展与思考[J];岩石力学与工程学报;2011年07期
2 项伟;王琰;贾海梁;郭义;;冻融循环条件下岩体-喷层结构模型试验研究[J];岩石力学与工程学报;2011年09期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王文华;吉林省西部地区盐渍土水分迁移及冻胀特性研究[D];吉林大学;2011年
2 黄胜;高烈度地震下隧道破坏机制及抗震研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王琰;岩体—喷层支护结构一体化冻融试验及变形破坏规律的研究[D];中国地质大学;2011年
2 于炜;科尔沁沙地坨甸相间地区冻融期土壤水热运移规律数值分析[D];内蒙古农业大学;2011年
3 黎明镜;热力耦合作用下深井巷道围岩变形规律研究[D];安徽理工大学;2010年
4 李萌;高温隧道衬砌结构的平面温度[D];北京交通大学;2010年
5 渠孟飞;省道303线巴朗山隧道围岩温度场及保温设计参数研究[D];西南交通大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 徐敩祖,J.L.奥利奋特,A.R.泰斯;土水势、未冻水含量和温度[J];冰川冻土;1985年01期
3 邱国庆,E.张伯伦,I.伊斯坎达;莫玲粘土冻结过程中的离子迁移、水分迁移和冻胀[J];冰川冻土;1986年01期
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5 王家澄,程国栋,张宏鼎,刘继民;饱水砂土反复冻融时成冰条件的试验研究[J];冰川冻土;1992年02期
6 何平,朱元林,张家懿,沈忠言,俞祁浩;饱和冻结粉土的动弹模与动强度[J];冰川冻土;1993年01期
7 朱元林,何平,张家懿,王家澄;围压对冻结粉土在振动荷载作用下蠕变性能的影响[J];冰川冻土;1995年S1期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈启高,王凯旋;深洞蓄冷岩体热过程的理论研究[J];地下空间;1992年01期
2 龚建平;漆泰岳;俞凯;;一组节理的岩体中开挖圆形洞室应力重分布的数值模拟[J];四川建筑;2008年03期
3 王志亮;黄景忠;范书群;王建国;;岩石爆破中塑性压剪损伤的数值模拟[J];火炸药学报;2006年05期
4 刘艳;许金余;;地应力场下岩体爆体的数值模拟[J];岩土力学;2007年11期
5 张振南;陈永泉;;基于VMIB多裂纹岩石材料拉伸破坏数值模拟[J];岩土工程学报;2008年10期
6 许月,杨文,张宏博;软质岩体中浅埋隧道开挖支护的数值模拟[J];土工基础;2004年04期
7 夏祥,李俊如,李海波,刘亚群,周青春;爆破荷载作用下岩体振动特征的数值模拟[J];岩土力学;2005年01期
8 杨录军;邹炎平;钱建龙;;分形几何在节理岩体研究中的应用[J];中国水运(理论版);2007年08期
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10 金永堂;坝基深层滑动稳定计算中若干问题的研讨[J];水利学报;1980年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 李维光;李茂竹;张占海;;水对边坡稳定性影响的分析[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
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7 杜时贵;程俊杰;王思敬;;岩体的基本构成——结构面和结构体[A];第六届全国工程地质大会论文集[C];2000年
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9 李建红;梁良;卫三元;;贵东岩体后造山花岗岩的判别[A];中国矿物岩石地球化学学会第九届学术年会论文摘要集[C];2003年
10 梁庆国;徐海清;王生新;;分形统计模型理论在岩体变形参数估算中的应用[A];第七届全国工程地质大会论文集[C];2004年
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1 本报记者 黄里;还原窦圌山 修旧如旧的精细缝合[N];四川日报;2010年
2 记者 张伟;四川宝兴县岩体垮塌死亡9人失踪5人[N];新华每日电讯;2004年
3 河北 帅邦林 纪燕祥;应关注冀东超基性岩主侵体铬矿勘查[N];地质勘查导报;2008年
4 记者 宋开文 王飞;悬岩“左耳垂”被成功炸掉[N];四川日报;2009年
5 通讯员 朱江 冯明农;风能项目组研讨数值模拟产品共享[N];中国气象报;2010年
6 本报驻汉城记者 邰举;世界杯从这里开始[N];科技日报;2002年
7 ;我地推进罗布莎岩体资源整合工作[N];山南报(汉);2010年
8 本报记者 刘湍康 通讯员 杨红云;地鼠神探[N];黄河报;2011年
9 记者 罗会江 通讯员 田伟平;四川:锚索技术固牢三峡地下厂房岩体[N];地质勘查导报;2006年
10 河北 纪燕祥 帅邦林 纪广俭;峪耳崖金矿外围有望找到隐伏金矿[N];地质勘查导报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴志勇;岩体结构信息化处理及工程应用[D];成都理工大学;2003年
2 余永强;层状复合岩体爆破损伤断裂机理及工程应用研究[D];重庆大学;2003年
3 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
4 王建秀;腐蚀损伤岩体中的水化—水力损伤及其在隧道工程中的应用研究[D];西南交通大学;2002年
5 周传波;深孔爆破一次成井模拟优化与应用研究[D];中国地质大学;2004年
6 孙喜新;济阳坳陷馆陶组构造特征及成藏模式研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2005年
7 严春吉;液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟[D];大连海事大学;2005年
8 何志伟;复合期权与路径相关期权定价理论模型、数值模拟及应用研究[D];华中科技大学;2005年
9 郭永红;超细粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟与实验研究[D];华北电力大学(北京);2006年
10 胡国权;淮河试验时期的能量与水份循环研究[D];中国气象科学研究院;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马静嵘;软岩体冻融损伤水热力耦合研究初探[D];西安科技大学;2004年
2 岑建;岩体水力劈裂实验及计算模拟方法研究[D];河海大学;2006年
3 刘涛;虎跳峡水电站高拱坝坝肩岩体变形破坏的岩体结构控制效应研究[D];成都理工大学;2004年
4 陈大鹏;边界线性加载条件下岩体平面受力模型试验研究[D];中国地质大学(北京);2006年
5 王国庆;岩体水力劈裂试验及裂纹扩展的无单元法计算[D];河海大学;2004年
6 冷冰;混凝土中氯离子浓度分布预测方法研究[D];吉林大学;2008年
7 沈志华;基于超声波技术的岩体稳定性研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
8 江厚祥;隧道通过断层区围岩稳定性数值模拟[D];重庆大学;2008年
9 吕华文;破碎煤岩体钻锚注加固技术研究[D];煤炭科学研究总院;2003年
10 陈玉;共和隧道围岩大变形机制及防治措施研究[D];重庆大学;2008年
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