浸油條件下飽和巖體損傷斷裂機制研究.pdf

1、巖體的損傷斷裂機制是巖體力學性能研究的重點，關(guān)系到地下建筑物(隧道、儲油庫等)的長期穩(wěn)定和正常使用，是現(xiàn)今地下工程研究的熱點和重點問題之一。對比常見的地下洞室，地下水封儲油庫在正常運營期間，洞庫圍巖一直處于飽水狀態(tài)，且洞室周邊飽水巖體長期受到所儲藏油體作用，故圍巖的物理力學特性可能受到環(huán)境的影響，進而影響了圍巖的損傷斷裂。而目前對地下水封儲油庫的研究多采用常規(guī)的理論分析模型，未考慮油水間的相互作用，缺少相應的試驗依據(jù)，因此應加強浸油條件

2、下飽水巖體的損傷斷裂機制研究。本文針對地下水封儲油庫，主要從試驗和理論模型兩個方面對浸油條件下飽水巖體的損傷斷裂機制進行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對完整巖石，通過對浸油條件下飽水砂巖圓柱試件進行單軸壓縮試驗，得到了飽水巖石的彈性模量、泊松比、單軸壓縮強度和破壞模式等宏觀性質(zhì)受環(huán)境條件的影響，在此基礎上分析了浸油條件對飽水巖石損傷破壞的影響，探索了含油環(huán)境下飽水巖石的損傷演化規(guī)律，并結(jié)合聲發(fā)射儀檢測得到的聲發(fā)射事件數(shù)和能

3、量等數(shù)據(jù)對巖石的破壞進行分析。⑵針對裂隙巖體，對浸油條件下含有非貫通裂隙的飽水砂巖矩形試件進行單軸壓縮試驗，通過得到的應力-應變曲線、破壞后試件的特征以及加載過程中非貫通裂隙間的貫通發(fā)展過程，對比分析了浸油和未浸油兩種情況下巖板預制裂隙連接情況的差異，探討了油對含有非貫通裂隙的飽水砂巖破壞機制的影響；同時分析了裂隙傾角和裂隙布置形式的不同對含有非貫通裂隙的飽水砂巖破壞機制的影響。⑶基于浸油條件下飽水巖體的特性，在熱力學框架和損傷力學的基

4、礎下，根據(jù)混合物理論和平均化方法推導得到巖體的變形功，初步分析了油-水環(huán)境對巖體變形的影響；采用雙應力變量進行分析，通過有效應力原理將油水間的毛細作用引入到固相的彈塑性分析中，提出了一種考慮油-水條件的塑性屈服條件，進一步分析了油、水的毛細作用和飽和度對巖體強度和剛度的影響；通過一致性條件，推導得到了液相和固相共同作用下的應力應變間增量關(guān)系表達式；同時，考慮巖體拉、壓損傷狀態(tài)的不同，結(jié)合拉、壓損傷準則和損傷演化規(guī)律，建立了一種油-水環(huán)境