裂隙巖體滲流/應力應變耦合分析的復合單元法項目摘要

利用復合單元技術，建立裂隙巖體的滲流/應力應變耦合模型,并提供一種可包含等效連續(xù)介質模型、裂隙網絡模型、裂隙孔隙介質模型優(yōu)點的分析理論和方法。在單節(jié)理裂隙的力學模型方面，重點考慮裂隙的非線性變形與滲流的耦合關系。在數值分析工具方面，重點研究內嵌不連續(xù)面和含奇異插值項單元構造的復合單元技術。引入p-型自適應技術后，可實現(xiàn)單元階數的動態(tài)變化，以保證分析精度。利用該模型和方法，對依托工程的含隨機裂隙網絡的試件進行數值模擬試驗，分析彈性張量、屈服與破壞準則以及滲透張量，研究代表單元REV的尺度。最后，利用該模型和方法，對依托工程實現(xiàn)參數反演和現(xiàn)場實測驗證研究，為理論研究的深入發(fā)展提供線索和依據。本項目成果可用于巖體工程結構滲流/應力應變耦合分析和破壞的全程仿真模擬和安全度評價,對巖石力學的理論研究和工程設計方法研究有較大推動作用，在我國水利水電工程的建設中有較大應用前景。 2100433B

趙延林、曹平、王衛(wèi)軍編著的《裂隙巖體滲流-損傷-斷裂耦合理論及工程應用》內容提要：本書詳細介紹了裂隙巖體滲流一損傷一斷裂耦合理論及其在相關工程領域的應用。主要內容包括：滲流應力作用下裂隙巖體斷裂力學特性研究，類巖材料多裂紋體斷裂破壞實驗與巖石斷裂韌度測試、裂隙巖體滲流-損傷-斷裂耦合本構模型研究、基于雙重介質裂隙巖體滲流-損傷-斷裂耦合模型有限元分析、裂隙巖體滲流損傷-斷裂耦合的擴展FLAC3D分析、高壓預注水致裂軟化煤層的工業(yè)試驗和數值研究。

本項課題研究內容為裂隙巖體滲流應力耦合特性及分析研究，以試驗為基，注重理論分析和歸納。通過滲流應力耦合試驗，提出滲流應力耦合關系式，并用于龍灘高碾壓砼壩斷面優(yōu)化招標設計。首次提出裂隙巖體四自由度全耦合分析方法，突破目前普遍采用的滲流場和應力場分開計算，交叉迭代的計算程式，成為目前較完善的分析方法，編制了相應程序可資歷應用，完成交叉裂隙水流模型試驗，建立了交叉水流局部水頭損失的理論模式及相應的修正系數，改進完善了網絡滲流的計算，澄清了網絡裂隙水流計算中是否要考慮交叉引起的水冰損失的爭論。本研究豐富了巖石力學內容，促進裂隙水力學發(fā)展起到積極作用。成果理論水平高，有較好的應用前景。培養(yǎng)了高層次人才。 2100433B

《裂隙巖體滲流-應力-溫度耦合作用的理論與應用》在巖體結構特征研究基礎上，從裂隙巖體場性能等效的原則出發(fā)，通過等效性能場之間耦合作用機理的研究，建立起了裂隙巖體滲流一應力一溫度非完全耦合作用和完全耦合作用的數學模型，為三場之間耦合作用定量研究奠定了基礎。與此同時，通過將所建數學模型分別應用于深層地下鹵水資源評價及隧道工程裂隙圍巖體地質環(huán)境定量計算中，證明書中提出的裂隙巖體滲流一應力一溫度非完全和完全耦合作用理論研究方法是可行的。

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