《THM耦合過程中裂隙岩體滲透性演化機理及滲控最佳化方法》是依託武漢大學，由陳益峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：THM耦合過程中裂隙岩體滲透性演化機理及滲控最佳化方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳益峰
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
裂隙岩體THM耦合機理與過程控制是國際岩石力學領域極富挑戰性的前沿研究課題。本項目以連續介質力學、損傷力學和熱力學原理為基礎，以THM耦合過程中裂隙岩體的滲透特性演化機理及滲流控制方法為研究主線，採用試驗、理論建模和數值分析相結合的方法，通過開展裂隙岩體在THM耦合過程中的損傷演化機理、滲透特性演化規律、滲流控制方法及滲控結構最佳化方法研究，建立THM耦合條件下裂隙岩體的損傷演化模型，揭示THM耦合誘發損傷過程中裂隙岩體的滲透特性演化規律，探討THM耦合過程中裂隙岩體的滲流控制機理與最佳化方法，構建基於THM耦合和複雜滲控結構精細模擬的滲控效應分析與最佳化平台。研究成果對於深化THM耦合過程中岩體變形破壞與滲透穩定機理的認識、增強滲流控制與防災減災能力具有重要理論意義，對於解決我國西部地區複雜環境下大型水利水電、高放廢物地質處置以及深部岩體工程中滲流控制與最佳化問題具有重大套用價值。
結題摘要
裂隙岩體THM耦合機理與過程控制是國際岩石力學領域極富挑戰性的前沿研究課題。本項目以連續介質力學、損傷力學和熱力學原理為基礎，以THM耦合過程中裂隙岩體的損傷機理為紐帶，以THM耦合及其誘發損傷過程中的滲透特性演化為核心，以考慮滲透特性演化及複雜滲控結構精細模擬的滲控效應分析方法為手段，以THM耦合過程中的滲控結構最佳化為目標，重點開展THM耦合過程中裂隙岩體的損傷擴容機理、滲透特性演化、滲控效應分析和滲控結構最佳化等內容的研究。在本項目資助下，經過3年的努力，全面完成了研究計畫內容，實現了預期的研究目標，取得了一系列創新性研究成果：（1）研發了低滲岩石三軸壓縮與水氣滲流耦合試驗技術，建立了THM耦合過程中岩石各向異性損傷的細觀力學模型以及各向異性損傷誘發的岩石滲透特性與熱傳導特性演化模型，深刻揭示了岩石熱-水-力-損傷耦合機理；（2）提出了考慮土體變形並反映滯回效應的土水特徵曲線模型和非飽和滲透係數模型，建立了考慮圍壓和顆粒尖端破碎效應的堆石體滲透特性演化模型，發展了考慮結構面任意發育模式及滑動剪脹效應的岩體滲透張量應變敏感性模型，揭示了岩土體在開挖、載入、錨固、灌漿等工程作用過程中滲透特性的演化規律；（3）建立了岩土體固-水-氣三相耦合模型與數值模擬方法，提出了堆石體非穩定滲流與非線性變形耦合模型與數值模擬方法，完善了岩土體多場多相耦合分析平台THYME3D，為岩土體多場耦合效應分析與滲控效應評價提供了有效的分析手段；（4）以岩土多場多相耦合數學模型為基礎，通過分析各種工程滲控措施在多場耦合數學模型中的地位和作用，提出了滲流控制的耦合過程、初始狀態、邊界條件和介質特性多元最佳化方法，為大型水利水電工程滲控系統全局最佳化提供了理論模型、技術手段和新的研究視角，實現了從定性分析到定量最佳化的轉變。上述研究成果已在錦屏一級、水布埡等一批大型水電工程中得到成功套用；發表學術論文26篇，其中SCI收錄論文6篇，EI收錄論文18篇；出版書籍章節1部；獲批實用新型專利1項，軟體著作權登記1項；獲國家科技進步二等獎1項，湖北省科技進步一等獎1項；培養博士研究生9名、碩士研究生23名（含外國留學生1名）。
