隨機介質固熱耦合數學模型與巖石熱破裂數值實驗.pdf

1、該文從巖石介質的非均勻性特征入手,在引入巖石非均勻性細觀統(tǒng)計描述和物理學愈滲理論的基礎上,主要的研究內容如下:1.考慮巖石顆粒的物理力學性質的隨機非均勻性,從理論上建立了隨機非均質熱彈塑性力學模型和隨機介質固熱耦合數學模型,并推導隨機介質模型的有限元數值解法.這些方程與方法,奠定了巖石熱破裂研究的基礎.2.對巖石隨機介質的熱彈性力學模型的平面軸對稱問題和球對稱問題分別進行了解析分析,提出了巖石物理力學參數作為隨機變量在解析分析中的處理方

2、法,并給出在隨機指數分布和韋泊分布下的解析解;對隨機介質固熱耦合數學模型的平面軸對稱問題也求出了解析解,包括位移、變形和熱應力的精確解.3.在二維隨機非均質熱彈塑性力學模型和四種隨機分布(均勻分布、指數分布、正態(tài)分布和weibull分布)下,在高溫條件下,對熱膨脹系數變化引起的巖石破裂門檻值溫度的變化做了詳細研究,揭示了巖石熱破裂規(guī)律及門檻值溫度隨分布參數m的變化規(guī)律.4.在平面隨機介質固熱耦合數學模型和三種隨機分布(指數分布、正態(tài)分布

3、和weibull分布)下,對巖石的熱物理特性(包括溫度分布隨熱傳導系數和比熱容的變化規(guī)律)、巖石的滲透率和熱破裂細觀機理進行了數值實驗的研究.通過數值實驗詳細討論和分析了由于溫度和巖石的非均勻性的作用下巖石試件中的裂紋的產生、形成、擴展、匯合以及貫通過程的變化規(guī)律,從隨機介質固熱耦合方面揭示了巖石熱破裂的本質.這為深部開采提供了可靠的理論依據,同時對巖土工程也具有一定的指導意義.5.采用隨機介質固熱耦合數學模型,在正態(tài)分布、指數分布和w