裂隙巖體滲流應(yīng)力耦合狀態(tài)下裂紋擴(kuò)展機(jī)制及其模型研究.pdf

1、裂隙巖體中存在著大量的裂隙，這些裂隙的存在形成了它不同于其它均勻介質(zhì)的復(fù)雜的力學(xué)特性和滲流特性。運(yùn)用傳統(tǒng)的滲流理論來分析巖體裂隙中水的滲流，難以反映滲流應(yīng)力耦合過程中裂隙的萌生擴(kuò)展過程，因此采用新的理論和方法來研究裂隙巖體滲流應(yīng)力耦合特性，已成為巖石水力學(xué)研究中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。 研究裂隙巖體的滲流耦合過程，揭示其在滲流應(yīng)力耦合狀態(tài)下裂隙的擴(kuò)展萌生規(guī)律，探求裂隙巖體在滲流耦合狀態(tài)下由于其裂隙的擴(kuò)展貫通而導(dǎo)致破壞的機(jī)理，了解裂隙巖

2、體失穩(wěn)破壞的原因。對于提高巖土工程設(shè)計(jì)水平，評價(jià)工程安全性能等，均有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。 本文以顆粒流理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用PFC軟件從細(xì)觀力學(xué)角度研究了滲流耦合過程中裂隙巖體中裂紋的擴(kuò)展萌生規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)運(yùn)用宏觀斷裂力學(xué)等理論推導(dǎo)了滲流耦合過程中裂紋的擴(kuò)展萌生公式。然后將裂紋的擴(kuò)展公式代入滲透系數(shù)表達(dá)式，作為滲流場應(yīng)力場之間耦合的橋梁，建立裂隙巖體的滲流應(yīng)力耦合數(shù)學(xué)計(jì)算模型。主要工作如下： 1、運(yùn)用基于顆粒流理

3、論的PFC軟件從細(xì)觀上對裂隙巖體在無水滲流情況下裂紋的擴(kuò)展進(jìn)行了模擬，重點(diǎn)分析了不同幾何位置以及加載方式下兩裂紋的擴(kuò)展機(jī)制。并和實(shí)際室內(nèi)試驗(yàn)相比較，兩者結(jié)果較接近，以此驗(yàn)證了PFC軟件模擬裂隙擴(kuò)展的可行性。同時(shí)分析了PFC軟件細(xì)觀參數(shù)對宏觀試驗(yàn)結(jié)果的影響。 2、從細(xì)觀上模擬了裂隙巖體中單條斜裂紋在滲流應(yīng)力耦合狀態(tài)下的擴(kuò)展規(guī)律，分析不同水壓力和側(cè)壓力對單條斜裂紋的影響。然后重點(diǎn)對裂隙巖體中兩裂紋的擴(kuò)展機(jī)制進(jìn)行了研究，著重分析不同水