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孔隙压力作用下岩体蠕变规律研究

作　者: 李平
导　师: 梁冰
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 工程力学
关键词: 蠕变多孔介质孔隙压力固流耦合 flac
分类号: TD313
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 307次
引　用: 1次
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内容摘要

在煤炭开采的过程中,围岩经常处于复杂的地质环境作用下,随着时间的增长而产生显著的蠕变现象,使得矿井巷道的掘进、支护与维护问题越来越突出。孔隙压力作为一种重要的赋存条件,对岩石的蠕变变形规律的影响不容忽视。本文主要研究了三个方面的问题。第一方面是以经典流变力学中经修正的Burgers体模型为基础,推导了该模型在变应力下的蠕变方程及松弛方程。第二方面考虑孔隙压力的影响,建立了适合于多孔介质的流变模型,同时将巷道围岩视为多孔介质,考虑地下水渗流作用的影响,对地下硐室进行流变分析,并用Flac软件对不同孔隙压力下岩体的蠕变进行了仿真计算。第三方面建立了饱和多孔介质单相流体固流耦合蠕变的数学模型,给出了解析解。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 引言  8-17
  1.1 工程背景及研究意义  8-10
  1.2 研究现状  10-16
    1.2.1 多孔介质中孔隙压力研究现状  10-12
    1.2.2 岩石的流变特性研究现状  12-13
    1.2.3 岩石流变试验研究  13-14
    1.2.4 岩石蠕变模型研究  14-16
  1.3 本文的主要研究工作  16-17
2 流变理论基础  17-35
  2.1 岩体流变特性  19
  2.2 蠕变及蠕变分类  19-21
  2.3 应力松弛特性  21-22
  2.4 岩土的蠕变和长期强度  22-23
  2.5 岩石非线性蠕变机理  23-26
  2.6 流变模型及本构方程  26-34
    2.6.1 基本流变元件  26-29
    2.6.2 Bu 体的本构方程  29
    2.6.3 扩展的Burgers 模型  29-34
  2.7 本章小结  34-35
3 孔隙压力对岩体性质的影响  35-42
  3.1 孔隙压力的作用机理  35
  3.2 孔隙压力对岩体强度的影响  35-38
  3.3 孔隙压力对岩体弹性模量的影响  38
  3.4 孔隙压力对岩体变形特性的影响  38-39
  3.5 孔隙压力对岩体蠕变的影响  39-41
  3.6 本章小结  41-42
4 蠕变规律实验研究  42-50
  4.1 实验原理  43-44
  4.2 实验操作  44-49
    4.2.1 实验试件的制备  44
    4.2.2 含孔隙水状态下的蠕变实验  44-45
    4.2.3 不含孔隙水状态下的蠕变实验  45-46
    4.2.4 实验步骤  46-47
    4.2.5 模型的识别  47
    4.2.6 实验曲线数值模拟  47-49
  4.3 实验结果分析  49-50
5 多孔介质蠕变模型研究分析  50-72
  5.1 多孔介质的变形机制  50-51
  5.2 有效应力  51-52
  5.3 多孔介质的蠕变模型  52-55
  5.4 多孔介质围岩巷道流变分析  55-64
    5.4.1 力学模型  56
    5.4.2 基本假设  56
    5.4.3 基本方程和边界条件  56-57
    5.4.4 基本方程求解  57-59
    5.4.5 流变力学的一般解法  59-60
    5.4.6 围岩蠕变计算  60-64
  5.5 饱和多孔介质单相流体固流耦合蠕变数学模型  64-72
    5.5.1 基本假设  65
    5.5.2 孔隙度φ和渗透率k 的动态模型  65-66
    5.5.3 应力场基本方程  66-68
    5.5.4 渗流场基本方程  68-70
    5.5.5 定解条件  70-71
    5.5.6 本章小结  71-72
6 巷道围岩的数值分析  72-85
  6.1 FLAC 简介  72-75
  6.2 巷道围岩分析理论模型  75-79
  6.3 巷道围岩 FLAC 模拟  79-84
  6.4 本章小结  84-85
7 结论  85-86
致谢  86-87
参考文献  87-92
攻读学位期间参与科研项目及撰写论文情况  92

孔隙压力作用下岩体蠕变规律研究

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