压力溶解和自由面溶解沉淀对双重孔隙岩体中热–水–应力耦合影响的有限元分析.doc

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1、压力溶解和自由面溶解/沉淀对双重孔隙岩体中热–水–应力耦合影响的有限元分析张玉军1，张维庆2(1.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071；2.西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)摘要：引入裂隙开度的压力溶解和自由面溶解/沉淀模型，针对一个假设的位于饱和双重孔隙–裂隙岩体中的高放废物地质处置库，拟定3种计算工况：(1)裂隙开度是压力溶解和自由面溶解/沉淀的函数；(2)裂隙开度仅随压力溶解而变化(这2种工况中基岩的孔隙率亦是应力的函数)；(3)裂隙开度和基岩的孔隙率均为常数，进行热–水–应

2、力耦合的二维有限元分析，考察岩体中的温度、裂隙开度及渗透系数、孔隙水压力、地下水流速和应力的变化、分布情况。结果表明：自由面溶解/沉淀引起的裂隙开张及渗透系数增量的绝对值要明显大于压力溶解产生的裂隙闭合及渗透系数减量的绝对值，而压力溶解对裂隙的开度及其渗透系数的影响较小；同时计入压力溶解和自由面溶解/沉淀相比于仅考虑压力溶解，同时计入压力溶解和自由面溶解/沉淀的裂隙开度及其渗透系数分别约为仅考虑压力溶解时的1.5和7.0倍；在释热温度场的作用下，计算域中的裂隙水压力随时间先上升再下降，但变化幅度不大；3种工况下岩体中的应力量值及分布差别

3、很小。关键词：岩石力学；压力溶解；自由面溶解/沉淀；双重孔隙–裂隙介质；热–水–应力耦合；有限元分析中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2011)12–2397–10FINITEELEMENTANALYSISOFINFLUENCESOFPRESSURESOLUTIONANDFREE-FACEDISSOLUTION/PRECIPITATIONONTHERMO-HYDRO-MECHANICAL(THM)COUPLINGINDUAL-POROSITYROCKMASSZHANGYujun1，ZHANGWeiqing2

4、(1.StateKeyLaboratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngineering，InstituteofRockandSoilMechanics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan，Hubei430071，China；2.SchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu，Sichuan610031，China)Abstract：Themodelsofpressuresolutionandfree-f

5、acedissolution/precipitationareintroducedinthestudy.Aimingatahypotheticalnuclearwasterepositoryinasaturateddual-porosityfracturedrockmass，threecomputationcasesaredesigned：(1)fractureapertureisafunctionofpressuresolutionandfree-facedissolution/precipitation；(2)fractureape

6、rturechangesonlywithpressuresolution(thematrixporosityofbedrockisalsoafunctionofstressesinthesecomputationtwocases)；(3)fractureapertureandmatrixporosityareconstants.Thenthecorrespondingtwo-dimensionalfiniteelementanalysisofthecoupledthermo-hydro-mechanicalprocessesarecar

7、riedout；andthestatesoftemperatures，fractureaperturesandpermeabilities，porewaterpressures，flowvelocitiesandstressesintherockmassareinvestigated.Theresultsareasfollows：theabsolutevaluesofincrementsoffractureapertureandrelevantpermeabilitycausedbyfree-facedissolution/precip

8、itationareobviouslylargerthanthoseoffractureapertureandrelevantpermeabilitycausedbypressuresolution；and