裂隙巖體熱—水—力三場(chǎng)耦合米級(jí)尺度模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，依托國(guó)家國(guó)防科工局高放廢物地質(zhì)處置項(xiàng)目，針對(duì)高放廢物地下處置庫(kù)近場(chǎng)裂隙巖體中的熱-水-力三場(chǎng)(THM)耦合問題，通過采用室內(nèi)米級(jí)尺度模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法進(jìn)行研究，主要工作和取得的研究成果如下：
　　(1)以我國(guó)首個(gè)高放廢物擬建地下處置庫(kù)工程為背景，在理論分析和項(xiàng)目組已有研究成果的基礎(chǔ)上，制定了室內(nèi)米級(jí)尺度的裂隙巖體熱-水-力三場(chǎng)耦合模型實(shí)驗(yàn)方案，并制作了一套能夠模擬裂隙巖體三場(chǎng)耦合作用的實(shí)驗(yàn)

2、裝置，具體包括實(shí)驗(yàn)方案制定，測(cè)試元器件選擇，試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)、制作和調(diào)試等。該實(shí)驗(yàn)裝置包含采集于甘肅北山的32塊200×250×300mm的花崗巖試塊構(gòu)成的裂隙巖體模型。試驗(yàn)的邊界條件為左側(cè)邊界加熱、右側(cè)邊界受力、垂直向滲流以及四周隔熱。
　　(2)利用實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行室內(nèi)米級(jí)尺度裂隙巖體熱―水―力三場(chǎng)耦合的模型試驗(yàn)。第一步先進(jìn)行滲流場(chǎng)的單場(chǎng)試驗(yàn)，第二步進(jìn)行熱―水兩場(chǎng)耦合試驗(yàn)，最后第三步進(jìn)行熱―水―力三場(chǎng)耦合試驗(yàn)。試驗(yàn)分析了其中溫度場(chǎng)、滲

3、流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律以及他們之間的相互影響作用，重點(diǎn)研究裂隙巖體受力對(duì)滲流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響。
　　(3)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果，采用與模型試驗(yàn)相應(yīng)的初始邊界條件，利用有限差分?jǐn)?shù)值分析軟件FLAC對(duì)模型試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，研究在數(shù)值模擬中裂隙巖體三場(chǎng)耦合效應(yīng)的體現(xiàn)，觀察裂隙巖體受力對(duì)其他兩場(chǎng)的影響在數(shù)值模擬中的表現(xiàn)。
　　(4)將結(jié)果與模型試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明兩者較為吻合，但也存在一定的差異性，具體表現(xiàn)在力對(duì)熱―水耦合