附加溫度場對地質力學模型綜合法試驗的影響程度研究

《附加溫度場對地質力學模型綜合法試驗的影響程度研究》是依託四川大學，由陳建葉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：附加溫度場對地質力學模型綜合法試驗的影響程度研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳建葉
• 依託單位：四川大學

項目摘要

地質力學模型綜合法試驗是將超載與強度儲備相結合的一種試驗方法，試驗採用一種可降低材料力學參數的模型材料——變溫相似材料，通過對此類模型材料採取升溫降強處理措施，實現了對材料力學參數弱化行為的模擬。但在升溫降強的同時，受限於模型材料的熱脹冷縮性質，模型內部將產生溫度場，由此帶來的附加溫度場對地質力學模型試驗結果會產生多大的影響？這關係到試驗成果的可靠性，是採用變溫相似材料進行試驗急需解決的關鍵問題。本課題將採用理論分析、物理模型試驗和數值模擬的方法，對附加溫度場對試驗成果影響行為開展深入研究，可以獲得附加溫度場產生的附加溫度應力特性、對模型表面位移的影響、對結構面相對位移測試系統的影響、對模型整體穩定安全度的影響等，並提出減少附加溫度場影響的主要措施。將研究成果套用於實際工程課題，使地質力學模型試驗成果能更真實反映工程實際情況，對工程的整體穩定安全性做出更加合理的評價。

結題摘要

地質力學模型試驗綜合法是降強法與超載法的結合，能反映多種因素對工程穩定安全性的影響。變溫相似材料的成功研製及套用，一方面實現了降強法與超載法相結合的綜合法，而另一方面，材料在升高溫度降低力學參數的同時，在模型內部將產生附加溫度場。為研究附加溫度場對模型綜合法試驗成果的影響，本 項目在前期研究工作的基礎上，對地質力學模型綜合法試驗開展了基礎問題研究。取得的主要成果包括：（1）利用最小二乘法原理，從理論上擬合了變溫相似材料的抗剪斷強度 與溫度T之間的關係曲線。（2）典型工程模型材料熱力學特性試驗研究表明：不同模型材料的熱力學參數不同，同種材料在不同溫度條件下熱力學參數也存在差異，模型材料的導熱係數大小在0.385~0.563（W/(m·K)）之間，比熱容在422~612（J /( kg.℃)）之間，熱膨脹係數在3.33×10-5~6.67×10-5(1/℃)之間。（3）以錦屏一級高拱壩三維地質力學模型為計算分析對象，採用熱-結構耦合方法進行了計入附加溫度場和不計入附加溫度場的非線性有限元計算，結果表明：主要結構面均能達到預設溫度，滿足結構面降強要求；升溫過程中對周圍岩體的溫度影響範圍在結構面附近0.2m左右；兩方案的應力相對變化百分比約為-8.7%~0.57%，位移相對變化百分比約為-16.54%~11.45%，綜合穩定安全度Kc影響很小。由此可見，附加溫度場對模型試驗的成果影響較小。研究成果套用於後續的大藤峽閘壩工程的穩定安全性研究中。通過項目研究，達到進一步加深綜合法試驗的科學基礎，完善試驗評價體系的目標，並拓寬其工程套用領域。