水力耦合作用下弱膠結軟岩損傷流變模型及其加固機理

《水力耦合作用下弱膠結軟岩損傷流變模型及其加固機理》是依託山東科技大學，由王剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水力耦合作用下弱膠結軟岩損傷流變模型及其加固機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王剛
• 依託單位：山東科技大學

項目摘要

弱膠結軟岩強度低、變形大、流變特徵明顯、受地下水影響顯著，水力耦合作用下弱膠結軟岩變形破壞性質異常複雜。本項目擬採用試驗研究、數值模擬和理論分析相結合的手段，從宏細觀角度深入研究水力耦合作用下弱膠結軟岩損傷流變機理及其加固對策。進行常規-流變三軸實驗、CT測試、電鏡掃描和細觀力學數值模擬等探究弱膠結軟岩細觀結構、水理特徵及水力耦合作用機制，揭示水力耦合作用下弱膠結軟岩損傷破壞的宏細觀機理及其時效機制；基於弱膠結軟岩的黏彈、黏塑和損傷變形特性，考慮損傷判別條件和參數損傷規律，建立水力耦合作用下弱膠結軟岩非線性損傷流變理論模型，並基於有限元軟體平台，開發相應的非線性數值模擬計算方法；基於上述數值分析程式和圍岩收斂約束法，開展水力耦合作用下弱膠結軟岩隧洞開挖支護模型試驗和數值模擬研究，揭示弱膠結軟岩隧洞圍岩-支護結構耦合作用機理，形成針對弱膠結軟岩的隧洞圍岩加固最佳化設計對策和穩定性評價方法。

結題摘要

弱膠結軟岩強度低、變形大、流變特徵明顯、受地下水影響顯著，水力耦合作用下弱膠結軟岩變形破壞性質異常複雜。本項目採用試驗研究、數值模擬和理論分析相結合的手段，從宏細觀角度深入研究水力耦合作用下弱膠結軟岩損傷流變機理及其加固對策。揭示了水力耦合作用下弱膠結軟岩損傷破壞的宏細觀機理及其時效機制；建立了水力耦合作用下弱膠結軟岩非線性損傷流變理論模型，並基於有限元軟體平台，開發了相應的非線性數值模擬計算方法；基於上述數值分析程式和圍岩收斂約束法，開展了水力耦合作用下弱膠結軟岩隧洞開挖支護模型試驗和數值模擬研究，揭示了弱膠結軟岩隧洞圍岩-支護結構耦合作用機理，形成了針對弱膠結軟岩的隧洞圍岩加固最佳化設計對策和穩定性評價方法。 項目組歷經4年的合作研究，揭示了岩體水力耦合機理和損傷流變規律，建立了水力耦合作用下弱膠膠結軟岩損傷流變理論模型，形成了弱膠結軟岩隧洞加固最佳化設計對策和穩定性評價方法；建立了反映結構面水力耦合作用機制的結構面非線性蠕變本構模型；建立了水力耦合作用下錨固岩體結構面的流變本構方程及屈服強度準則；形成了複雜地質條件和工程條件下裂隙岩體圍岩的時效演化理論與圍岩加固安全性評價方法，依託典型工程開展了工程套用研究。相關研究成果已經獲得授權國家發明專利24項；發表學術論文22，其中SCI檢索10篇，檢索10篇；獲得山東省技術發明一等獎1項，獲得教育部自然科學獎1項，獲得山東省科技進步獎1項，獲得中國岩石力學與工程學會技術發明一等獎1項；以科學出版社出版學術專著3部。培養畢業博士研究生1名，畢業碩士研究生6名，其中3名研究生博士畢業後在高校從事教學科研工作，2名研究生在國外攻讀博士學位，2名碩士研究生參加工作並從事專業相關的實驗工作。另外，5名研究生即將於2019年06月畢業獲得碩士學位；有2名在讀碩士研究生，正從事本課題相關研究和後續深入研究工作。