基于離散單元法的裂隙巖體滲流場與應(yīng)力場耦合特性研究.pdf

1、目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類的工程活動(dòng)日益頻繁，如巖體邊坡的設(shè)計(jì)，水利水電工程的滲流與控制、水庫誘發(fā)地震的控制、有害核廢料的處置、礦井的疏干降壓排水、石油和地?zé)崮艿拈_發(fā)以及地下水資源的開發(fā)與利用等等，都涉及巖體作用力、巖體地應(yīng)力、地下水滲透力的相互作用及其耦合問題。因此，研究巖體中地下水的活動(dòng)規(guī)律以及滲流場和應(yīng)力場的耦合問題，已成為巖土工程界普遍關(guān)注的課題，也是一項(xiàng)具有理論研究價(jià)值和實(shí)際工程應(yīng)用背景的重大課題。本文在充分認(rèn)識(shí)國內(nèi)外裂隙巖體

2、滲流場與應(yīng)力場耦合研究的基礎(chǔ)上，采用理論分析、數(shù)值模擬、工程應(yīng)用相結(jié)合的方法，對裂隙巖體滲流場與應(yīng)力場的相互作用進(jìn)行了全面、深入的研究，主要研究成果如下： (1)總結(jié)和歸納了裂隙巖體滲流場與應(yīng)力場耦合的數(shù)學(xué)模型，數(shù)值計(jì)算方法及耦合理論等方面的研究狀況，對裂隙巖體滲流場與應(yīng)力場耦合的等效連續(xù)介質(zhì)模型、離散網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)模型以及雙重介質(zhì)模型的特點(diǎn)和使用條件做了系統(tǒng)闡述和比較，并對他們的有限元求解方法進(jìn)行了論述，指出了目前研究中存在的問題。

3、 (2)介紹了裂隙巖體滲流的基本理論。以NaVier-Stokes方程為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了立方定律，在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出變隙寬裂隙滲流的基本方程，并對裂隙巖體滲流與應(yīng)力的關(guān)系進(jìn)行了總結(jié)。 (3)建立了裂隙巖體滲流場與應(yīng)力場耦合的離散元求解模型，并用離散元分析軟件對單裂隙巖體滲流與應(yīng)力的關(guān)系進(jìn)行了數(shù)值模擬，表明孔隙水壓力的存在且在較小的情況下則相當(dāng)于抵消了一部分側(cè)壓，使閉合量變小。當(dāng)孔隙水壓力逐漸增大并超過某一值時(shí)，裂隙面的法向位