基于彈性應(yīng)變能鹽巖屈服準(zhǔn)則及其工程應(yīng)用研究.pdf

1、鹽巖不僅是一種重要的礦產(chǎn)資源,而且作為能源儲存、有毒有害廢棄物以及CO2地質(zhì)處置的理想介質(zhì)受到了各國的廣泛重視,針對鹽巖礦床開采與腔體的后續(xù)利用等問題,開展鹽巖溶腔的穩(wěn)定性研究具有重要的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。基于此,結(jié)合國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973)(2009CB724606),在已有研究成果的基礎(chǔ)上,從鹽巖溶腔穩(wěn)定性評價(jià)角度出發(fā),以鹽巖屈服破壞條件研究為主線,采用試驗(yàn)研究、理論分析與數(shù)值仿真等綜合手段,基于能量轉(zhuǎn)化的基本原理,對鹽巖

2、屈服準(zhǔn)則及其工程應(yīng)用等進(jìn)行了較為系統(tǒng)深入的研究。本文主要研究工作和成果如下:
　　①通過單軸壓縮、三軸壓縮、巴西劈裂等試驗(yàn),研究了巖鹽、無水芒硝、泥巖的強(qiáng)度與變形特征,并獲得了抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、粘聚力、摩擦角、彈性模量、泊松比等力學(xué)參數(shù);通過分級加載蠕變試驗(yàn)獲得了圍壓和偏應(yīng)力對穩(wěn)態(tài)蠕變率的影響,建立了線性穩(wěn)態(tài)蠕變率本構(gòu)關(guān)系,并探討了線性和經(jīng)典的Norton-Power蠕變模型參數(shù)的變異對等速蠕變率的影響。
　?、谝詮椥詰?yīng)變

3、能為基礎(chǔ),通過定義能量分散系數(shù)建立了基于彈性應(yīng)變能整體破壞推廣準(zhǔn)則,結(jié)果表明該準(zhǔn)則所得理論值與三軸壓縮的試驗(yàn)值較為吻合;分析表明,單軸抗壓強(qiáng)度對該準(zhǔn)則的理論值影響比較明顯,而泊松比對該準(zhǔn)則的影響相對較小。
　?、蹫槭够趶椥詰?yīng)變能的屈服與破壞準(zhǔn)則較好的適用于鹽巖,建立了基于彈性應(yīng)變能鹽巖的廣義屈服與破壞準(zhǔn)則,泊松比等于0.5時(shí)該準(zhǔn)則將蛻化為D-P準(zhǔn)則。分析表明粘聚力、泊松比對該準(zhǔn)則的影響基本是線性的,而摩擦角對該準(zhǔn)則的影響是非線性

4、的;分別采用M-C準(zhǔn)則與廣義屈服與破壞準(zhǔn)則對巖石的強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果表明鹽巖廣義屈服與破壞準(zhǔn)則的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值較為接近。
　?、芑诶硐霃椝苄阅Ｐ?以鹽巖廣義屈服與破壞準(zhǔn)則為剪切屈服函數(shù),并考慮拉伸破壞,建立了可應(yīng)用于鹽巖的本構(gòu)模型。通過 C++程序,對該本構(gòu)模型進(jìn)行了二次開發(fā),并嵌入FLAC3D軟件用于數(shù)值計(jì)算。通過試驗(yàn)?zāi)M分析驗(yàn)證了二次開發(fā)本構(gòu)模型程序的正確性和合理性。
　?、堇名}巖理想彈塑性本構(gòu)模型二次開發(fā)的計(jì)算