降溫對巖石裂隙擴(kuò)展影響機(jī)理的數(shù)值試驗(yàn)研究.pdf

1、本文主要針對低溫地下儲(chǔ)庫的圍巖穩(wěn)定性問題,旨在研究降溫對巖石裂隙擴(kuò)展的影響機(jī)理.主要以圍巖中的Ⅰ型裂紋為研究對象,從理論和數(shù)值試驗(yàn)兩方面研究了降溫時(shí)在溫度應(yīng)力作用下裂隙擴(kuò)展的機(jī)理,探討了巖石類型和降溫過程對巖石裂隙擴(kuò)展機(jī)理的影響. 此外,還以圍巖中靠近洞壁的傾斜裂紋為研究對象,探索了裂隙與洞壁的夾角對這種Ⅰ、Ⅱ復(fù)合型裂紋擴(kuò)展的影響機(jī)理.研究成果對類似的科學(xué)研究和工程問題都具有一定的借鑒意義. 利用疊加原理推導(dǎo)出溫度應(yīng)力和

2、地應(yīng)力的共同作用下Ⅰ型斷裂裂紋斷裂判據(jù)的具體形式,反映了地形因素(埋深H)、巖性因素(彈性模量E、泊松比μ、線膨脹系數(shù)α和容重γ)以及溫度場的因素(變溫△T)對裂紋擴(kuò)展的影響. 通過數(shù)值試驗(yàn)表明巖石的線膨脹系數(shù)是影響溫度致裂的重要因素.考慮線膨脹系數(shù)隨溫度降低而降低之后,裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子減小為原來的50﹪～60﹪；線膨脹系數(shù)取值變化一定的倍數(shù),裂尖的應(yīng)力強(qiáng)度因子的相對變化因子不小于0.8.此外,巖石彈性模量對裂隙擴(kuò)展影響也較大.

3、 降溫過程對裂隙擴(kuò)展的影響結(jié)果表明,裂隙長度增加150﹪,裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子的穩(wěn)定值增加50﹪左右；降溫強(qiáng)度越大,裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子值越大,其增長幅度比邊界溫差的變化幅度小10﹪～30﹪. 裂隙面不垂直洞壁,裂隙在溫度應(yīng)力作用下為Ⅰ型和Ⅱ型拉剪復(fù)合斷裂.不同傾角的裂隙由溫縮產(chǎn)生破裂的起裂方向都是沿著溫度傳播的方向,與其傾角無關(guān),但擴(kuò)展的長度卻與裂隙傾斜程度有關(guān),裂隙面與溫度傳播方向的夾角越小,則由溫縮引起裂隙擴(kuò)展的長度就越大