岩石蠕变-渗流耦合作用规律研究

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1、岩石蠕变-渗流耦合作用规律研究国家自然科学基金项目辽宁省教育厅项目博士生：x导师：x教授xxxx年xx月xx日Xxxxxxx大学博士学位论文答辩岩石蠕变-渗流耦合作用规律研究1选题的目的、意义及研究现状2煤岩三轴流变试验研究3煤岩流变有限元分析4煤岩流变-渗流耦合有限元分析5层状边坡蠕变-渗流耦合数值模拟6结论1选题的目的、意义及研究现状选题目的、意义据统计，约90%的自然边坡和人工边坡的破坏与地下水有关，30%—40%的大坝失事与岩体中的渗流有关;煤炭工业中60%的井筒破坏与地下水的活动有关;在拱坝建设中曾经发生过影响拱坝安全运行的事故、造成损坏或影响运

2、行的事例约有45起，而由于渗流所造成的事故共28起，占62%。如意大利瓦依昂水库岸坡的塌落，法国的马尔巴塞坝(Malpasset)、美国的提堂坝(Teton)等。据统计海州露天矿国家矿山公园，从1953—2009年之间共发生了90余次滑坡，平均每年发生1.6次滑坡，其中有36次因软弱夹层导致滑坡；降雨，地表水入侵诱发29次；夹层具有明显的流变特性，又在水的影响下，导致露天矿边坡滑动。香港居民区大滑坡意大利瓦依昂水库海州露天矿1选题的目的、意义及研究现状在岩体工程中大变形不是瞬间发生的，而是长时间缓慢流变的结果，其中蠕变是流变的主要形式；另一方面，岩体遇水后

3、力学性质发生显著变化，水是影响岩石蠕变性质的一个重要因素。随着时间的增加，并导致重大工程事故的发生，如岩体工程失稳、塌方、冒顶、深埋洞室的岩爆事故，常常造成伤亡和重大经济损失。因此，开展煤岩蠕变-渗流耦合作用规律的研究对岩石工程的长期稳定性具有重要的理论价值和实际意义。1选题的目的、意义及研究现状研究现状A.Dragon(1979年)和D.M.Cruden(1987年)对常温下脆性岩石蠕变的分析认为，主要是由于时间效应的微破裂过程，引入了一个裂纹密度参数控制着蠕变速率，建立岩石的粘塑性模型，并假定裂纹密度参数达到临界值后，蠕变速率迅速增加，导致最终破坏。R

4、obertL.Kranz等对于岩石低温蠕变，观察到体积膨胀随时间扩容现象，这归因于岩石内部微裂隙产生和扩展。孙钧和李成江在研究渗水膨胀围岩及支护系统的流变机理时，考虑了渗流与流变的耦合作用;建议采用由伯格斯模型和宾哈姆模型串联而成的粘弹塑性模型，来模拟该系统的流变特性，并进行了二维有限元的分析计算，给出了渗透压力、膨胀围压、洞周变形及应力分布等结果。同时认为岩石的蠕变破坏过程具有强烈的非线性特征，其中最明显的特征是累进性破坏现象和裂纹的扩展由随机、分散分布向最终破坏面集中的现象.徐卫亚等基于饱和状态下硬岩三轴流变试验，对不同围压作用下岩石流变破裂断口微细观

5、特征进行了分析。1选题的目的、意义及研究现状张金才采用力学理论研究了裂隙煤岩渗透系数随埋深及水压力的变化规律，得出渗透系数与埋深及水压力的关系式.另外，将裂隙煤（岩）体介质假设为互相平行的几组裂隙网络，提出了应力与渗流的耦合模型，得出了裂隙煤（岩）体与三向应力的关系式.利用公式及有限元方法计算了受采矿影响后煤（岩）体的渗透性变化值，并且得到了试验结果的证实。陈祖安认为微裂纹扩展原因有两种：一种是裂纹增长受化学反应作用，常常与水有关;另一种认为裂纹扩展是扩容与流体渗透的耦合作用结果，蠕变扩容，即体应变随时间膨胀；周宏平等讲述含瓦斯煤岩流变特性的数值模拟试验：

6、利用固气耦合系统模拟含瓦斯煤岩在不同的恒定载荷、瓦斯压力作用下变形随时间发展并最终达到损伤、破坏这一流变过程，用数值模拟方法研究瓦斯渗流下的煤岩流变特性。何学秋对含瓦斯煤流变力学特性进行了实验研究，从宏微观两方面分析了其破坏的机理。王永岩等介绍软岩蠕变过程中单相渗流固流耦合及数学模型的研究；渗流对深部软岩蠕变影响的研究，建立了能反映荷载水平影响又能描述加速蠕变的流变模型，同时引入渗流因素，建立了考虑渗流的多孔介质流变模型，得到考虑渗流的深部软岩流变模型。1选题的目的、意义及研究现状研究现状张尧等所述渗流耦合作用下围岩的时效特性研究通过对渗流应力耦合条件下，

7、岩体蠕变变形的机理开展研究，建立了渗流耦合条件下岩体蠕变变形的分析方法，包括将渗透特性随应力、应变变化规律以及渗流主轴与应力主轴不一致的影响引入蠕变岩体的渗流耦合分析。吴立新通过对煤岩的流变试验，介绍了煤岩作为一种复杂的特殊力学材料的流变特性，并指出煤的流变系数低于岩石材料。目前研究不足1、岩石蠕变-渗流耦合作用规律，尤其进行系统地物理试验和数值模拟研究方面很少；2、岩石蠕变-渗透率全过程演化规律研究未曾清楚。3、蠕变破裂判断准则及损伤分析和工程应用研究不足；4、未基于软件平台进行编制蠕变破裂和蠕变-渗流耦合有限元模块进行工程应用；1选题的目的、意义及研究

8、现状论文主要工作（1）对煤岩试件进行三轴蠕变试验，得出炭质泥岩的长