深部裂隙巖體力學(xué)特性、斷裂機(jī)理與多場(chǎng)耦合模型研究.pdf

1、隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和國(guó)防安全建設(shè)的提高，深部地下工程日益增多。深部巖體賦存的高地應(yīng)力、高地下水壓力的地質(zhì)環(huán)境與淺部巖體有著本質(zhì)的區(qū)別，特別是深部裂隙的存在及深部巖體開挖擾動(dòng)的影響，使得深部裂隙巖體的力學(xué)特性、破壞機(jī)理及滲流特征成為地下工程領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)問題和亟待解決的前沿課題。
　　 本文以錦屏深埋大理巖為工程背景，借助先進(jìn)的MTS815.03電液伺服巖石試驗(yàn)系統(tǒng)開展相關(guān)的研究工作，完成的工作及獲得的重要結(jié)論為：
　　

2、 (1)通過開展不同圍壓條件下大理巖的加卸載力學(xué)試驗(yàn)，深入研究深部巖石的強(qiáng)度、變形及破壞特性；結(jié)合概率損傷理論，建立了深部巖體的概率損傷本構(gòu)模型。
　　 (2)根據(jù)深部大理巖試驗(yàn)分析，結(jié)合深部裂隙分布規(guī)律的調(diào)研，基于相似理論，尤其是遵循物理力學(xué)相似，應(yīng)力-應(yīng)變曲線相似和擴(kuò)展特性相似，研制成功了一種類深部大理巖的相似模型材料。
　　 (3)利用含裂隙的標(biāo)準(zhǔn)圓柱體模型試件開展單裂隙、兩裂隙的三軸試驗(yàn)，研究深部裂隙的擴(kuò)展規(guī)律

3、，揭示了深部裂隙巖體以反翼裂紋為主控裂紋貫穿的破壞特性及應(yīng)力-應(yīng)變曲線的多峰值特點(diǎn)。
　　 (4)利用斷裂力學(xué)理論探討了單裂隙巖石沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)破壞的條件；定性分析了裂紋擴(kuò)展的影響因素；從能量準(zhǔn)則出發(fā)，推導(dǎo)了裂隙巖體裂紋擴(kuò)展的應(yīng)力條件公式；根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象，以斷裂力學(xué)結(jié)合細(xì)觀力學(xué)方法，推導(dǎo)了裂紋自相似擴(kuò)展、彎折擴(kuò)展的應(yīng)力條件公式。
　　 (5)基于裂隙飽和試樣的滲流加卸載試驗(yàn)，驗(yàn)證了裂隙水壓力對(duì)巖體強(qiáng)度、破壞模式的影響；探明了

4、滲透率演化與裂隙幾何分布、應(yīng)力路徑的關(guān)系，建立了滲透率與應(yīng)力環(huán)境之間的演化方程。
　　 (6)利用斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)及裂隙巖體水力學(xué)等理論，把特定條件下的裂隙巖體滲流演化規(guī)律進(jìn)行理論推廣，建立了含水裂隙巖體滲透張量的演化方程；根據(jù)Rice的熱力學(xué)理論，從裂隙巖體的應(yīng)變?nèi)胧郑⒘肆严稁r體損傷演化的柔度張量方程；根據(jù)巖體應(yīng)力應(yīng)變普遍方程式，以應(yīng)變量為主線，建立了飽水裂隙巖體的本構(gòu)方程。
　　 (7)在飽水裂隙巖體本構(gòu)方程的