《應力作用下三維岩石滲透特性演化機制及數值模擬》是依託南昌大學，由姚池擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：應力作用下三維岩石滲透特性演化機制及數值模擬
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姚池
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目採用室內試驗、理論建模和數值分析相結合的方法，研究應力作用下三維岩石滲透特性的演化機制及數值模擬方法。採用分層切片和高清攝影的方法獲取岩石內部細觀結構的二維圖像，並通過圖形處理技術建立數位化的岩石空間結構；採用三維Voronoi圖的計算幾何算法，建立顯式模擬岩石細觀結構的計算格線自動生成技術；採用不同荷載條件下的全應力應變水力耦合試驗，揭示複雜應力條件下岩石細觀結構的演化機理和滲透特性的演化規律；建立包括應力-應變、滲流、微裂隙產生-擴展-形成巨觀破壞面等過程在內的細觀力學數值模型，研發高效可靠的數值求解算法及計算軟體，並利用室內試驗結果驗證該模型的正確性。最後，結合實際工程開展套用研究，為我國核廢料地質處置、水電、交通、能源開發等工程岩體的變形和滲流控制設計提供理論支持。
結題摘要
本項目採用室內試驗、理論建模和數值分析相結合的方法，研究了應力作用下岩石滲透特性的演化機制及數值模擬方法。研究了岩石材料細觀結構在空間中的簡化和數值表達，基於Voronoi圖的計算幾何算法，最佳化數據結構，建立了顯式模擬細觀結構和各種複雜內部邊界的高效穩定的計算格線自動生成技術。推導了改進剛體彈簧方法的基本方程、邊界條件，研究了相應的細觀本構模型和破壞準則，建立了巨觀彈性變形參數和與細觀界面單元剛度參數之間的關係，在此基礎上，提出了一種岩石漸進破壞過程細觀力學數值模型，並開發了相應計算程式。然後，研究了細觀結構對裂隙起裂擴展過程和岩體主要破壞模式的影響，並通過與室內岩石應力試驗結果進行對比，驗證模型的正確性。基於各向同性的Voronoi格線，研究了各向同性的等效裂隙網路滲流計算模型；然後，在各向同性格線中加入滲透性相對較大的裂隙，研究了裂隙-等效基質的雙重介質裂隙網路滲流模型，並開發了相應的計算程式。結合剛體彈簧方法和離散裂隙網路模型，建立了岩石應力-滲流-損傷耦合數值模型，並開發了相應程式。針對所獲取的實驗數據，標定細觀模型的力學參數和滲流參數，並基於實測細觀結構建立初始計算模型，進行應力作用下的滲透性演化分析，並與相應實驗結果進行對比，驗證了模型的正確性。研究成果可為我國核廢料地質處置、水電、交通、能源開發等工程岩體的變形和滲流控制設計提供理論支持。
