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《中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)》 2009年
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Boom Clay泥岩渗流应力损伤耦合流变模型、参数反演与工程应用

贾善坡  
【摘要】: 泥岩是地下工程建设中比较常见的一种软弱岩体,具有明显的流变特性,随着资源开采以及地下工程建设向深部的转移,泥岩在多场耦合作用下的破坏机制及其对工程长期稳定性的影响已成为工程界急需解决的关键技术。泥岩由于其低渗透性、良好的蠕变性和遇水损伤自修复特征被认为是一种良好的核废料储存介质,法国、比利时、瑞士等国相继建成地下试验平台,开展泥岩现场多场耦合试验研究。 结合比利时地下大型试验室正开展的泥岩研究课题,本文从泥岩的力学特性、渗透性、开挖扰动区、地下水-围岩相互作用机理以及围岩流变性等方面完成如下工作: (1)建立了考虑最大拉应力准则的修正Mohr-Coulomb模型,采用向后欧拉隐式应力积分算法编制了UMAT本构程序;为了描述泥岩的硬化和软化行为,将损伤引入到修正的Mohr-Coulomb准则中,基于损伤势函数的概念建立了泥岩弹塑性损伤本构模型,导出了泥岩的损伤演化方程,编制了泥岩弹塑性损伤本构程序。 (2)基于拉丁超立方抽样,提出了采用非参数统计方法中的秩相关系数来评价多因素敏感性的方法;分别建立了基于侧压力系数的三维地应场反演模型、位移量测反演模型和渗流场反演模型,提出Nelder-Mead法与有限元联合反演法,将有限元程序作为一个单独模块嵌入到Nelder-Mead算法程序中,以测点的实测值与计算值建立目标函数,采用精确罚函数法实现有约束的反演问题转化成无约束的反演问题,编制了优化反演分析程序; (3)针对本构模型的参数辨识问题,编制了本构模型参数反演程序,并根据非排水条件下泥岩三轴试验结果,采用多目标函数优化反分析法获得了泥岩本构模型参数。 (4)在分析软岩与水相互作用机理、不同应力-应变阶段渗透性演化规律以及隧洞围岩渗透性分区的基础上,建立了渗透系数、孔隙度等参数的动态演化方程,导出了岩土介质的渗流.应力动态全耦合模型;基于应力应变.渗透率全过程试验和渗透性工程试验,通过引入损伤的概念,建立了描述岩体破坏过程的渗流-应力-损伤耦合模型;对隧洞围岩裂隙自愈合机理进行了分析,通过引入愈合应力和水化学愈合因子的概念,建立了描述泥岩裂隙自愈合特性的渗透性自愈合模型;基于现场监测的孔隙压力资料,采用有限元优化法反演了泥岩的渗透系数和渗透性演化方程中的待定参数。 (5)根据泥岩的非线性蠕变变形特点,建立了蠕变损伤与蠕应变的关系式,构造了基于Mohr-Coulomb准则的蠕变势,导出了考虑渗流-应力-损伤耦合的非线性蠕变损伤本构模型,采用了显式积分算法编制了uMAT蠕变本构程序;基于近20年的现场监测成果,采用位移反分析法获得了本构模型中的待定参数。 (6)在泥岩力学特性、渗透性、本构模型及长期强度准则等研究成果的基础上,采用数值模拟方法,研究储库围岩孔隙压力分布规律、开挖扰动区的损伤演化过程及渗透性演化规律,对围岩稳定性进行评价,预测试验巷道长期稳定性。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TV139.1

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 于洪丹;Boom Clay渗流—应力耦合长期力学特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘红岩,王根旺,刘国振;以损伤变量为特征的岩石损伤理论研究进展[J];爆破器材;2004年06期
2 周升平,朱剑桥;混凝土非线性粘弹性损伤本构方程[J];长沙交通学院学报;1992年01期
3 李国敏,Chin Fu Tsang;地下非均匀非饱和带中地下洞室的渗流问题数值模拟——介质参数的灵敏度分析[J];地球科学;2003年05期
4 罗元华,孙雄;不同应力状态下地层渗透系数的变化及其对流体运移影响的数值模拟研究[J];地球学报;1998年02期
5 刘建军,裴桂红;群井开采条件下各向异性含水层渗流规律研究[J];地下水;2003年01期
6 许模;渗流场反分析及其在多孔介质中的应用[J];地质灾害与环境保护;1996年02期
7 李国敏;核废物处置试验场环境地质研究综述[J];地质科技情报;1994年04期
8 殷有泉;岩石的塑性、损伤及其本构表述[J];地质科学;1995年01期
9 王敏;朱国荣;孔祥龙;江思珉;季月华;;用Hooke—Jeeves方法进行水文地质参数寻优的研究[J];地质论评;2005年06期
10 陈志波;简文彬;;边坡稳定性影响因素敏感性灰色关联分析[J];防灾减灾工程学报;2006年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 丁秀丽;岩体流变特性的试验研究及模型参数辨识[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2005年
2 闫小波;软岩各向异性渗透特征及力学特征的试验研究[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杨曼娟;ABAQUS用户材料子程序开发及应用[D];华中科技大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范颖芳,周晶;人工神经网络在受腐蚀钢筋混凝土结构工程中的应用[J];四川建筑科学研究;2004年01期
2 付志前;单向土工格栅加筋土的流变模型[J];四川建筑科学研究;2004年02期
3 孙建运;李国强;;动力荷载作用下固体材料本构模型研究的进展[J];四川建筑科学研究;2006年05期
4 汪宇兵;张剑;;基于声波技术混凝土梁损伤特性的试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年03期
5 方运红;李青宁;张守军;;短肢剪力墙损伤累积分析模型[J];四川建筑科学研究;2008年04期
6 柯长仁;蒋俊玲;陈升平;;混凝土单轴压缩损伤的模型试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年05期
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
8 贾彩虹;王媛;张雪颖;;深基坑工程流固耦合模型的发展进程与动向[J];四川建筑科学研究;2010年06期
9 程华龙,郝加和;水对不良工程地质影响的分析[J];安徽地质;2002年04期
10 汪寿全,胡明寰,蔡键;预应力混凝土简支梁静、动载检测对比研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2001年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 雷晓;邓建强;;海底地层内CO_2渗流与水合耦合现象初步研究——热-流-固耦合数学模型[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 李松;康毅力;李大奇;游利军;闫丰明;;考虑孔洞沟通性的碳酸盐岩储层应力敏感性实验研究[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
3 赵寿刚;张俊霞;董纪全;兰雁;;昌马水库大坝渗流安全监测分析[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
4 梁冰;金佳旭;张春梅;;浑水入渗对尾矿坝孔隙压力分布的影响分析[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
5 张旭;孙可明;李凯;;流固耦合作用下水平井变质量流动规律分析[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
6 黄梅琼;柴军瑞;吴江江;;土坝黄土含薄砂层单薄山梁坝肩绕坝渗流规律分析[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
7 高红梅;兰永伟;赵继涛;于秀娟;马强;;温度和应力耦合条件下岩石渗透规律实验研究[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
8 张志毅;孟海利;杨年华;薛里;;爆炸加固软土地基机理的试验研究[A];中国力学学会工程爆破专业委员会《2011全国爆破理论研讨会》论文选编[C];2011年
9 陶俊林;刘彤;王汝恒;陈裕泽;;混凝土材料的高温静载压缩力学性能研究[A];第七届海峡两岸工程力学研讨会论文摘要集[C];2011年
10 于雪梅;程伟;唐立强;吴爽;;压力敏感性材料宏观屈服准则的构建[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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 杨宏民;井下注气驱替煤层甲烷机理及规律研究[D];河南理工大学;2010年
3 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
4 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
5 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
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 席本强;废弃矿山垃圾填埋场边坡稳定性及加固防渗研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
9 何峰;岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 唐杰兵;平煤十一矿软岩破坏巷道修复治理研究[D];河南理工大学;2010年
3 潘建武;含单一天然弱面岩石试样的力学特性研究[D];河南理工大学;2010年
4 赵大为;空间热循环和辐照环境对LF6铝合金焊接组织及性能的影响[D];河南理工大学;2010年
5 于宝种;阳泉无烟煤对N_2-CH_4二元气体的吸附—解吸特性研究[D];河南理工大学;2010年
6 汪国华;近距离上保护层开采卸压范围及临界层间距研究[D];河南理工大学;2010年
7 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年
8 朱会启;煤与瓦斯突出冲击波实验研究[D];河南理工大学;2010年
9 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
10 何寿迎;黄岛LPG地下储库稳定性分析及支护设计优化[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 齐明山;徐正良;崔勤;宁佐利;;风化破碎类花岗岩三轴流变试验研究[J];地下空间与工程学报;2007年05期
2 吴紫汪,马巍,蒲毅彬,常小晓;冻土单轴蠕变过程中结构变化的CT动态监测[J];冰川冻土;1996年04期
3 周升平,朱剑桥;混凝土非线性粘弹性损伤本构方程[J];长沙交通学院学报;1992年01期
4 吴紫旺,马巍,蒲毅彬,常小晓,廖全荣;冻土蠕变过程中结构的CT分析[J];CT理论与应用研究;1995年03期
5 刘斌,席道瑛,葛宁洁,王宝善,H. Kern,T. Popp;不同围压下岩石中泊松比的各向异性[J];地球物理学报;2002年06期
6 杨淑碧,徐进,董孝璧;红层地区砂泥岩互层状斜坡岩体流变特性研究[J];地质灾害与环境保护;1996年02期
7 刘新荣;钟祖良;;用于核废料处理的岩盐溶腔力学特性[J];重庆大学学报(自然科学版);2007年10期
8 尤明庆,苏承东,申江;岩石材料的非均质性与动态参数[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2001年04期
9 周应华;周德培;封志军;;三种红层岩石常规三轴压缩下的强度与变形特性研究[J];工程地质学报;2005年04期
10 缪协兴,陈至达;岩石材料的一种蠕变损伤方程[J];固体力学学报;1995年04期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 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
2 杨圣奇;岩石流变力学特性的研究及其工程应用[D];河海大学;2006年
3 江涛;基于细观力学的脆性岩石损伤—渗流耦合本构模型研究[D];河海大学;2006年
4 齐明山;大变形软岩流变性态及其在隧道工程结构中的应用研究[D];同济大学;2006年
5 张学民;岩石材料各向异性特征及其对隧道围岩稳定性影响研究[D];中南大学;2007年
6 薛新华;岩土介质流—固耦合非线性损伤力学理论与数值分析[D];浙江大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 田洪铭;陈卫忠;谭贤君;王辉;田田;;高地应力软岩隧道合理支护方案研究[J];岩石力学与工程学报;2011年11期
2 袁克阔;陈卫忠;于洪丹;谭贤君;赵武胜;李香玲;;考虑黏聚特性和拉压不等效应的修正剑桥模型及数值实现[J];岩石力学与工程学报;2012年08期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘道杰;异常高压气藏储层介质变形机理研究[D];西南石油大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王红伟,王希良,彭苏萍,周瑞光;软岩巷道围岩流变特性试验研究[J];地下空间;2001年S1期
2 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
3 任建喜,罗英,刘文刚,李新虎;CT检测技术在岩石加卸载破坏机理研究中的应用[J];冰川冻土;2002年05期
4 刘保国,孙钧;岩体流变本构模型的辨识及其应用[J];北方交通大学学报;1998年04期
5 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
6 杨军,王树仁;岩石爆破分形损伤模型研究[J];爆炸与冲击;1996年01期
7 林峰,黄润秋;单向荷载下确定岩体损伤参数的可行性研究[J];成都理工学院学报;2000年02期
8 尹洪峰,刘彦书;老房子滑坡稳定影响因素敏感性分析[J];长春工程学院学报(自然科学版);2005年01期
9 丁秀丽,刘建,刘雄贞;三峡船闸区硬性结构面蠕变特性试验研究[J];长江科学院院报;2000年04期
10 盛谦,黄正加,邬爱清;三峡节理岩体力学性质的数值模拟试验[J];长江科学院院报;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何开胜;结构性粘土的微观变形机理和弹粘塑损伤模型研究[D];南京水利科学研究院;2001年
2 陈斌;岩土工程随机反演分析及工程应用[D];河海大学;2001年
3 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
4 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
5 陈会军;泥岩的本构方程及油水井套管剪切破坏机理的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
6 周成;结构性土的本构描述与数值模拟[D];南京水利科学研究院;2002年
7 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
8 王志亮;软基路堤沉降预测和计算[D];河海大学;2004年
9 白富生;非线性规划中的精确罚函数[D];上海大学;2003年
10 刘小文;超高填方及其上部建筑物基础变形控制研究[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 李坤;隧道工程引起的地层移动以及邻近桩反应研究[D];浙江大学;2003年
2 罗云华;砂土路基湿化变形研究[D];武汉大学;2004年
3 陈志波;边坡稳定敏感性因子分析及其位移预测[D];福州大学;2005年
4 陈积普;水岩化学作用过程及其对滑坡孕育的贡献[D];昆明理工大学;2006年
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1 于洪丹;Boom Clay渗流—应力耦合长期力学特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
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