岩體損傷演化過程中的熱-水-力耦合模型及耦合機制研究

《岩體損傷演化過程中的熱-水-力耦合模型及耦合機制研究》是依託大連理工大學,由李連崇擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：岩體損傷演化過程中的熱-水-力耦合模型及耦合機制研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李連崇

項目摘要

裂隙岩體中的滲流及熱對流過程對損傷及其演化過程很敏感，損傷貫穿於工程開挖及開挖之後的整個時間尺度之中，這一過程是岩體損傷演化和多物理場環境之間的協同作用過程，目前尚無很好的確定性方法來研究岩體損傷及其演化過程對耦合效應的影響。本課題基於岩體損傷演化與聲發射時空分布具有一致性的學術思想，以岩石變形破壞過程中的聲發射、應力應變、滲透性、熱學特性等實驗數據為基礎，結合實驗研究與理論分析，建立損傷（聲發射活動性）與多物理、力學參數之間的表征關係，並將其引入到THM三物理場的本構方程中，建立含損傷演化過程的熱-水-力耦合數學模型，並實現其數值算法，進而開展損傷及損傷演化與THM的耦合效應分析，從細觀層次上揭示岩體細觀損傷演化與巨觀變形破壞的力學機制。進一步促進岩石力學、水力學、工程熱力學等學科的交叉滲透，為水利水電、地熱開發、高放廢物地質處置等深部地下工程的安全性評價與工程設計提供理論依據。

結題摘要

熱（溫度）、水（滲流）和力（應力）是工程岩體所處地質環境中的三個重要組成部分，受工程擾動及熱-水-力三場耦合作用，損傷及其演化實時地存在於工程岩體的整個服役期內。本課題基於岩體損傷演化與聲發射時空分布具有一致性的學術思想，開展了岩石變形破壞過程中的聲發射、應力應變、滲流特性、熱學特性變化等實驗研究，在整合實驗數據及理論分析的基礎上，提出了損傷（聲發射活動性）與多物理、力學參數之間的表征關係，並將其引入到了THM 三物理場的本構方程中，建立了含損傷演化過程的熱-水-力耦合數學模型，並實現了其數值算法；套用數值計算及聲發射測試方法，開展了小尺度岩樣、工程尺度岩體的損傷演化與THM 的耦合效應分析，進一步提高了對多場耦合作用下岩體細觀損傷演化與巨觀變形破壞的力學機制。為水利水電、地熱開發、複雜油藏開採、高放廢物地質處置等工程的安全性評價與工程設計提供了一定的理論依據。項目執行過程基本按照計畫研究路線執行，預定目標基本實現。