深部裂隙巖體力學特性、斷裂機理與多場耦合模型研究.pdf

1、隨著國家經(jīng)濟建設的發(fā)展和國防安全建設的提高，深部地下工程日益增多。深部巖體賦存的高地應力、高地下水壓力的地質環(huán)境與淺部巖體有著本質的區(qū)別，特別是深部裂隙的存在及深部巖體開挖擾動的影響，使得深部裂隙巖體的力學特性、破壞機理及滲流特征成為地下工程領域研究的焦點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，借助先進的MTS815.03電液伺服巖石試驗系統(tǒng)開展相關的研究工作，完成的工作及獲得的重要結論為：
　　

2、 (1)通過開展不同圍壓條件下大理巖的加卸載力學試驗，深入研究深部巖石的強度、變形及破壞特性；結合概率損傷理論，建立了深部巖體的概率損傷本構模型。
　　 (2)根據(jù)深部大理巖試驗分析，結合深部裂隙分布規(guī)律的調研，基于相似理論，尤其是遵循物理力學相似，應力-應變曲線相似和擴展特性相似，研制成功了一種類深部大理巖的相似模型材料。
　　 (3)利用含裂隙的標準圓柱體模型試件開展單裂隙、兩裂隙的三軸試驗，研究深部裂隙的擴展規(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力-應變曲線的多峰值特點。
　　 (4)利用斷裂力學理論探討了單裂隙巖石沿結構面滑動破壞的條件；定性分析了裂紋擴展的影響因素；從能量準則出發(fā)，推導了裂隙巖體裂紋擴展的應力條件公式；根據(jù)試驗現(xiàn)象，以斷裂力學結合細觀力學方法，推導了裂紋自相似擴展、彎折擴展的應力條件公式。
　　 (5)基于裂隙飽和試樣的滲流加卸載試驗，驗證了裂隙水壓力對巖體強度、破壞模式的影響；探明了

4、滲透率演化與裂隙幾何分布、應力路徑的關系，建立了滲透率與應力環(huán)境之間的演化方程。
　　 (6)利用斷裂力學、損傷力學及裂隙巖體水力學等理論，把特定條件下的裂隙巖體滲流演化規(guī)律進行理論推廣，建立了含水裂隙巖體滲透張量的演化方程；根據(jù)Rice的熱力學理論，從裂隙巖體的應變入手，建立了裂隙巖體損傷演化的柔度張量方程；根據(jù)巖體應力應變普遍方程式，以應變量為主線，建立了飽水裂隙巖體的本構方程。
　　 (7)在飽水裂隙巖體本構方程的