高渗压下裂纹岩体断裂损伤演化机制及应用研究

作     者：刘涛影 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹平

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：高渗压 裂纹岩体 断裂损伤准则 损伤演化 耦合模型 

摘      要：工程岩体普遍存在微裂纹、孔隙以及节理裂隙等宏观非连续面,同时渗流场的存在及其变化将导致岩体裂隙受力状态发生变化而影响工程稳定性,高渗压将加剧岩体裂隙的起裂、扩展、贯通,引起岩体中应力场和损伤场的改变,甚至导致大规模的地质灾害,同时岩体应力场的改变和岩体的断裂破坏又将导致裂隙岩体渗透特性变化而改变渗流场的分布,这样岩体的渗流场及应力场处于动态变化发展过程中,裂隙岩体的渗流—应力—损伤断裂耦合效应研究在水电工程、土木工程、采矿工程等领域已成为前沿课题。 本文依托国家自然科学基金资助项目（10972238：高渗压梯度条件下多裂隙岩体断裂损伤机理及其应用研究）以及中南大学硕士生创新项目（2010ssxt240:深部高渗压裂隙岩体渐进破坏演化机理与应用研究）,研究高渗透压条件下裂隙岩体的断裂损伤演化特性,主要工作如下： （1）采用岩石断裂力学,探讨了压剪、拉剪应力状态下及高渗压作用下岩石裂纹的起裂、翼形裂纹扩展规律;建立了高渗压条件下岩体压剪翼形裂纹扩展模型,研究了高渗压条件下多裂纹岩体的损伤破坏特性及岩桥的贯通准则,从理论上揭示了高渗压条件下岩体水力劈裂特性。 （2）采用细观力学方法研究了单裂纹岩体的水力学特性,综合高渗压条件下处于拉、压剪应力状态裂隙岩体的损伤演化机制,建立了裂隙岩体高渗压条件下的渗透张量演化方程及岩体弹塑性损伤耦合本构关系及损伤演化方程。 （3）从岩体结构力学出发,建立了基于连续介质的裂隙岩体渗流耦合模型,并应用于某高渗压围岩的稳定性分析,从而较好的指导工程应用。