基于位错滑移理论的晶体结构类软岩流变变形机制及流变方程研究

作     者：阮锐 

作者单位：厦门大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡华

授予年度：2020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：位错滑移 晶体结构类软岩 流变方程 流变机制 数值模拟 

摘      要：具有晶体结构的软岩在流变变形破坏过程中,伴随有大量的微细观位错演变和位错滑移现象,且随着位错滑移加快,流变变形破坏加速,导致如深基坑坍塌、地下工程塌方、建筑工程失稳倒塌等大规模岩土工程失稳破坏事故,更容易诱发如山体滑坡、崩塌等重大岩土地质灾害。因此,不仅要研究软岩宏观流变破坏力学机制,更要加强研究微细观位错滑移变形机理,才能揭示软岩流变破坏现象的微细观层次的本质根源。论文基于位错滑移理论,在国内外文献查阅和综合分析的基础上,采用理论分析、力学建模、方程求解与试验结果对比、数值模拟计算等研究方法,主要研究了以下内容:1、基于位错滑移变形理论,分析了晶体结构类软岩流变变形的位错演变细观机制及在宏观层面的变形特性,提出了三种细观机制之间的平行竞争关系。2、基于位错滑移理论,根据位错细观机制的平行竞争关系,以Orowan定律为基础,研究分析了流变变形宏观变量和细观参数之间的内在联系,推导出反映位错滑移变形的流变方程,解释了软岩流变的的微细观机理。3、利用MATLAB编程求解流变方程,并将理论计算结果与课题组已有的相关试验测试数据对比分析,讨论新推导的流变方程的适用性和计算结果的准确度,并研究了位错密度对流变变形过程的影响特性。4、选取具有晶体结构的盐岩地下油气储库典型工程案例,基于本文建立的流变方程,利用ABAQUS商业软件模拟地下储库在开采及储气过程中流变变形过程及特征,进一步验证新建立流变方程的合理性、准确性及工程适用性。