基于彈性應變能鹽巖屈服準則及其工程應用研究.pdf

1、鹽巖不僅是一種重要的礦產(chǎn)資源,而且作為能源儲存、有毒有害廢棄物以及CO2地質(zhì)處置的理想介質(zhì)受到了各國的廣泛重視,針對鹽巖礦床開采與腔體的后續(xù)利用等問題,開展鹽巖溶腔的穩(wěn)定性研究具有重要的理論和工程應用價值。基于此,結(jié)合國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973)(2009CB724606),在已有研究成果的基礎上,從鹽巖溶腔穩(wěn)定性評價角度出發(fā),以鹽巖屈服破壞條件研究為主線,采用試驗研究、理論分析與數(shù)值仿真等綜合手段,基于能量轉(zhuǎn)化的基本原理,對鹽巖

2、屈服準則及其工程應用等進行了較為系統(tǒng)深入的研究。本文主要研究工作和成果如下:
　?、偻ㄟ^單軸壓縮、三軸壓縮、巴西劈裂等試驗,研究了巖鹽、無水芒硝、泥巖的強度與變形特征,并獲得了抗壓強度、抗拉強度、粘聚力、摩擦角、彈性模量、泊松比等力學參數(shù);通過分級加載蠕變試驗獲得了圍壓和偏應力對穩(wěn)態(tài)蠕變率的影響,建立了線性穩(wěn)態(tài)蠕變率本構(gòu)關(guān)系,并探討了線性和經(jīng)典的Norton-Power蠕變模型參數(shù)的變異對等速蠕變率的影響。
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3、能為基礎,通過定義能量分散系數(shù)建立了基于彈性應變能整體破壞推廣準則,結(jié)果表明該準則所得理論值與三軸壓縮的試驗值較為吻合;分析表明,單軸抗壓強度對該準則的理論值影響比較明顯,而泊松比對該準則的影響相對較小。
　?、蹫槭够趶椥詰兡艿那c破壞準則較好的適用于鹽巖,建立了基于彈性應變能鹽巖的廣義屈服與破壞準則,泊松比等于0.5時該準則將蛻化為D-P準則。分析表明粘聚力、泊松比對該準則的影響基本是線性的,而摩擦角對該準則的影響是非線性

4、的;分別采用M-C準則與廣義屈服與破壞準則對巖石的強度進行了計算,結(jié)果表明鹽巖廣義屈服與破壞準則的計算結(jié)果與試驗值較為接近。
　?、芑诶硐霃椝苄阅Ｐ?以鹽巖廣義屈服與破壞準則為剪切屈服函數(shù),并考慮拉伸破壞,建立了可應用于鹽巖的本構(gòu)模型。通過 C++程序,對該本構(gòu)模型進行了二次開發(fā),并嵌入FLAC3D軟件用于數(shù)值計算。通過試驗模擬分析驗證了二次開發(fā)本構(gòu)模型程序的正確性和合理性。
　?、堇名}巖理想彈塑性本構(gòu)模型二次開發(fā)的計算