收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水—岩作用下多裂隙岩体断裂机制研究

杨慧  
【摘要】:水-岩作用下(包括力学作用和化学作用)裂隙岩体的断裂破坏机理研究是当今岩石力学的一个主要问题,核废料地下处置、地下能源的开采与储存、地震机制研究及岩土工程的长期稳定性评价所面临的一个基本问题。对于裂隙岩体来说,裂隙水压加剧了岩体裂隙的起裂、扩展、贯通,导致岩体渐进失稳破坏。水化学作用改变着岩石的物理状态和微观结构,削弱了矿物颗粒之间的联系,使受力岩体变形加大、强度降低。水岩作用的最终结果是导致岩石的微观成分的改变和原有微观结构的破坏,从而改变了岩石的力学性质。研究水岩作用下岩石多裂纹之间的相互作用,探求水化学作用产生的化学腐蚀损伤量化方法,为更准确的评估和计算众多与水化学相关的岩石工程的安全性和稳定性提供有效的解决手段和分析方法。 本文依托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)以及中南大学博士生创新项目(2009bsxt060:复杂条件下多裂隙岩体断裂机制研究),研究水岩作用下裂隙岩体断裂力学特性,主要工作如下: 1、类岩材料多裂纹体断裂破坏试验。用白水泥砂浆作为相似材料,采用预埋抽条发制作不用空间展布的类岩材料多裂纹试件,对单轴压缩下裂纹扩展、贯通方式及破坏强度随裂纹空间展布和裂纹数量变化规律进行了探索。 2、利用TalysurfCLI2000三维表面激光形貌仪,进行水岩化学腐蚀对岩石表面形貌影响试验研究。对五种不同岩性的岩石(大理岩、含辉橄榄岩、二辉橄榄岩、斜长角闪岩、混合岩)试件进行水化学腐蚀前后的扫描,通过对岩石表面形貌作出的数学描述,计算出合理的形貌参数,建立形貌参数和相应物理量之间合理的定量关系。实验结果发现:水岩作用后岩石表面形貌高度的离散性、偏离基准面的程度、粗糙程度变大,高度的分布概率更为集中,岩石表面的高差减小,更具协调性。岩性成分在水岩作用中有着关键的主导作用。 3、采用双扭常位移松弛法在INSTRON 1342电液伺服材料试验机上对五种典型岩石进行了水岩化学腐蚀下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,结果表明:在同一应力水平上,水岩化学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,水化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、运用断裂力学理论,建立无限大板含多裂纹的力学模型,根据叠加原理,推导了远场应力和裂隙水压力共同作用下的多裂纹尖端应力强度因子的计算公式,重点分析了裂纹间距、裂隙渗透水压对裂纹尖端应力场的影响。 5、对水岩力学作用下的节理裂纹进行分析,研究了渗透水压下裂隙岩体中裂纹的扩展萌生规律,并以此为基础推导了渗透水压下两裂纹扩展的理论公式,通过能量准则推导分支裂纹尖端应力强度因子的计算公式,从而计算翼形裂纹扩展长度。在此基础上,建立裂隙岩体在水岩力学作用下裂纹贯通的破坏准则。 6、运用地球化学理论,建立矿物-水反应的地球化学动力学模型,用于定量分析化学腐蚀的演化,采用含中心穿透裂纹的平板模型模拟水岩化学作用的演化,通过质量守恒定律从理论上给出了裂纹在迹长及隙宽方向的水化腐蚀等效裂纹扩展的计算公式,将水化腐蚀定量为等效裂纹长度,为定量研究裂隙岩体在水岩化学作用下的细观机理提供了一种新的思路。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 金汉平;岩石变形的特性及其时间因素(续)[J];力学学报;1977年01期
2 张拴宏;对磁组构在岩石变形分析应用中若干问题的思考[J];华南地质与矿产;1999年04期
3 刘俊来,刘正宏,徐仲元,陈华;上部地壳岩石变形与方解石质岩石的低温流动[J];世界地质;2000年03期
4 陈通;黎源;;岩爆的分析与研究[J];科协论坛(下半月);2008年05期
5 刘俊来;上部地壳岩石流动与显微构造演化——天然与实验岩石变形证据[J];地学前缘;2004年04期
6 祖烨;郭文武;;岩石声发射信号AR模型谱分析[J];人民长江;2006年11期
7 申剑坤;秦柳;张良华;;压力衰竭对储层岩石影响的现状报告[J];国外油田工程;2010年09期
8 赵中岩;压溶——一个重要的地质变形机制[J];岩石学报;1986年04期
9 曾正文,马瑾,刘力强,刘天昌;岩石破裂扩展过程中的声发射b值动态特征及意义[J];地震地质;1995年01期
10 陈柏林,董法先;江西大背坞地区韧性剪切带中岩石变形与矿物变化的关系[J];矿物岩石;1999年01期
11 姚大全;岩石变形所反映的地震作用过程——第13届国际变形机理、流变学和构造学学术会议概述[J];国际地震动态;2001年07期
12 金振民;高温高压岩石变形实验及其地球动力学的意义[J];地质科技情报;1988年03期
13 石磊,黄维平,孟宪刚;岩石变形图像分析的计算机统计方法初探[J];地质力学学报;1998年03期
14 丁戈;澳研制出高温高压岩石变形模拟测试机[J];全球科技经济了望;1998年10期
15 ;简讯[J];水文地质工程地质;1982年02期
16 颜玉定,李健康,廖远群;岩石变形实验中的微破裂与地震的联想[J];华南地震;1996年01期
17 刘培洵,刘力强,陈顺云,陈国强,马瑾;地表岩石变形引起热红外辐射的实验研究[J];地震地质;2004年03期
18 柏美祥,巴吉耶夫M.X.,伊布拉基莫夫A.X.,列昂柯夫B.H.,拉希莫夫Ⅲ.M.;不同荷载下新疆库尔勒-托克逊岩石变形强度性质的实验研究[J];内陆地震;1996年03期
19 孙玉萍;刘艳;赵云宝;;Q235开孔管断裂试验研究[J];甘肃科学学报;2009年04期
20 刘力强,陈国强,刘培洵,陈顺云,马瑾;岩石变形实验热红外观测系统[J];地震地质;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨家录;;预应力锚杆设置方式的研究[A];面向21世纪的岩石力学与工程:中国岩石力学与工程学会第四次学术大会论文集[C];1996年
2 赵阿兴;;一种快速测定岩石长期抗压强度的实验方法及应用[A];第二届全国工程地质力学青年学术讨论会论文集[C];1992年
3 肖建华;;岩石的多相本构方程及其物性参数与几何形态的演化[A];和谐地球上的水工岩石力学——第三届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2010年
4 郑亚东;;岩石变形的最大有效力矩准则——奉献给敬爱的王仁老师[A];仁厚笃实的一生——王仁先生纪念文集[C];2002年
5 马胜利;雷兴林;刘力强;马瑾;;影响岩石变形中微破裂时空分布的因素及其地震学意义[A];中国地震学会第八次学术大会论文摘要集[C];2000年
6 刘力强;陈国强;刘培洵;陈顺云;马瑾;;岩石变形实验热红外观测系统[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
7 黄明利;王涛;唐春安;;非均匀性对拉伸载荷下Ⅰ型裂纹的扩展和贯通机制影响分析[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
8 王艳梅;刘宝林;贾苍琴;;岩石细观力学试验方法研究综述[A];第二届全国地下、水下工程技术交流会论文集[C];2011年
9 刘文斌;孙殿卿;;关于岩石变形及破坏与时间变化规律的研究[A];中国地质科学院文集(1981)[C];1983年
10 单仁亮;薛友松;张倩;;岩石动态破坏的时效损伤本构模型[A];第八届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨慧;水—岩作用下多裂隙岩体断裂机制研究[D];中南大学;2010年
2 金解放;静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性研究[D];中南大学;2012年
3 杨红伟;循环载荷作用下岩石与孔隙水耦合作用机理研究[D];重庆大学;2011年
4 宋艳波;低渗气藏岩石变形渗流机理及应用研究[D];中国地质大学(北京);2005年
5 阳仿勇;变形介质气藏流固耦合渗流理论及应用研究[D];西南石油学院;2005年
6 宫凤强;动静组合加载下岩石力学特性和动态强度准则的试验研究[D];中南大学;2010年
7 秦本东;煤层顶板石灰岩和砂岩高温膨胀特性及力学特性的试验研究[D];长安大学;2010年
8 李鹏;水—岩作用的岩体剪切特性试验与M-H-C耦合数值模拟[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
9 柴文革;围压卸载条件下花岗岩损伤演化与破坏试验研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
10 李云祯;高孔岩石局部化变形理论研究[D];西南交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王利戈;多裂隙岩体的破坏机理试验及数值分析研究[D];山东大学;2012年
2 许广坡;岩溶注浆扩散半径物理模型试验及数值模拟研究[D];西南交通大学;2011年
3 姚鹏;炸药与岩石的匹配分析研究[D];武汉理工大学;2011年
4 陈忠;岩石直接拉伸与压缩循环加载试验与变形特性的研究[D];昆明理工大学;2011年
5 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
6 石飞;循环加载条件下岩石单轴压缩与直接拉伸力学特性的研究[D];昆明理工大学;2012年
7 李墨潇;岩石单轴压缩破裂过程中声发射信号特征初探[D];武汉理工大学;2011年
8 李占海;动态扰动触发高静应力岩石发生破裂的研究[D];东北大学;2008年
9 袁小平;基于细观力学的岩石弹塑性损伤模型研究[D];中国地质大学(北京);2012年
10 张向阳;金川二矿区深部岩石力学性及岩石流变损伤分析[D];中南大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 刘碧玛;我国地质流体作用研究获重要成果[N];科技日报;2001年
2 黄璜;西南石油局博士后科研工作站5名博士出站[N];中国石化报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978