深部軟巖溫度—應力—化學三場耦合作用下蠕變規(guī)律研究.pdf

1、深部軟巖工程是地下工程中的瓶頸工程。深部巖體處于多場耦合的復雜地下環(huán)境:高溫度、高應力以及化學腐蝕。這些物理化學場耦合作用，使得深部巖石表現出軟巖的特性:大變形、強流變特性等特點，深部巖體工程也變得極不穩(wěn)定，出現難支護等特點，給施工和人員安全造成嚴重威脅。因此，從巖石蠕變特性方面的研究來看，僅研究單一應力場以及兩場耦合是遠遠不夠的。因此，開展溫度-應力-化學三場耦合作用下巖體蠕變特性的研究對預測巖體工程穩(wěn)定性影響研究具有十分重要理論意義

2、和實際工程價值。
　　本文采用試驗研究、理論分析與數值模擬相結合的方法。為了試驗的順利開展，創(chuàng)新地設計出了高溫高壓三軸環(huán)境試驗箱，并利用ANSYS有限元分析軟件對環(huán)境試驗箱進行了結構分析，驗證了設計的正確性;就溫度-應力-化學三場耦合作用下深部巖石蠕變特性研究開展了系統(tǒng)的試驗研究，分析了溫度-應力-化學三場耦合作用下溫度和化學腐蝕對深部巖石蠕變規(guī)律的影響效應，探討了其作用機理;建立了考慮溫度和化學pH值影響因素的深部巖石粘彈塑性非

3、線性蠕變方程;建立了深部巖石的T-M-C耦合控制方程;根據實際工程背景，對山東唐口煤礦副井深部巷道進行了溫度-應力-化學三場耦合作用下的數值模擬分析。
　　論文的主要研究內容如下:
　　1、根據巖石實際地下環(huán)境確定了地下2000m深巖石所處環(huán)境參數，并根據材料力學和機械設計理論設計了三軸環(huán)境試驗箱。利用Pro/E和ANSYS有限元分析軟件相結合的方法對三軸環(huán)境試驗箱進行了有限元分析，驗證了設計的合理性。
　　2、開展了

4、不同溫度和不同化學pH值條件下的深部頁巖蠕變特性的研究，分析了不同溫度和不同pH值對深部頁巖蠕變特性的影響規(guī)律，探討了頁巖的溫度和化學pH值作用機理。
　　3、根據試驗結果，對粘彈塑性元件組合模型進行了改進，模型的非線性部分是運用半線性元件改進半理論的方法:采用模型理論來描述線性流變部分，采用非線性元件來代替常規(guī)的線性元件來描述非線性流變部分，建立了能考慮溫度和化學pH值影響因素的深部巖石粘彈塑性非線性蠕變模型。
　　4、以