完整巖石具有強(qiáng)度高、滲透系數(shù)小的特性,然而天然巖體中賦存節(jié)理裂隙,節(jié)理裂隙的出現(xiàn)使巖體的特性有別于巖石。相同應(yīng)力環(huán)境下,巖體的抗剪強(qiáng)度低;節(jié)理裂隙構(gòu)成了滲透水的流動(dòng)通道,故巖體具有較大的滲透性。在實(shí)際工程方面,水工建筑物的安全運(yùn)行涉及巖體邊坡的穩(wěn)定性,研究節(jié)理裂隙對(duì)于滲透穩(wěn)定、抗滑穩(wěn)定的影響具有重要價(jià)值。本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上,通過(guò)水力試驗(yàn)、理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬的方法,研究了單裂隙的力學(xué)、滲流及流-固耦合特性,獲得以下主要結(jié)論:（1）基于三維形貌下的全剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù),建立新的峰值剪切強(qiáng)度公式。該公式符合剪脹角隨法向應(yīng)力的演變趨勢(shì),并反映了最大接觸面積和片理構(gòu)造對(duì)峰值的影響。與已有公式相比,新公式具有更高的預(yù)測(cè)精度。（2）總結(jié)了JRC值隨不同統(tǒng)計(jì)參數(shù)的演變關(guān)系。總體而言,不同統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)于JRC值在6～12之間的預(yù)測(cè)結(jié)果,存在較大誤差。（3）詳細(xì)推導(dǎo)了輻射流立方定理,并總結(jié)其適用條件:裂隙結(jié)構(gòu)面滿足光滑平行板結(jié)構(gòu);裂隙流屬于Darcy流;水流在輻射過(guò)程中能進(jìn)入慣性力可忽略的弱慣性帶。對(duì)于慣性力能否忽略,本文推導(dǎo)了判別公式,并通過(guò)水力試驗(yàn)得到驗(yàn)證。（4）滲透水壓為0.2～0.6 MPa時(shí),在... 

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與研究意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 結(jié)構(gòu)面粗糙度及表面形貌表征
        1.2.2 巖體裂隙面表面形貌測(cè)量
        1.2.3 結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度本構(gòu)模型
        1.2.4 巖體結(jié)構(gòu)面隙寬測(cè)量及滲流變化規(guī)律
        1.2.5 結(jié)構(gòu)面應(yīng)力-滲流耦合特性
    1.3 待研究問(wèn)題
    1.4 研究?jī)?nèi)容及方法
2 試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方案
    2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)
    2.2 試驗(yàn)試件
    2.3 試驗(yàn)方案
3 巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)特性
    3.1 全剪切作用下節(jié)理力學(xué)特性
        3.1.1 法向應(yīng)力對(duì)力學(xué)特性的影響
        3.1.2 剪切方向?qū)αW(xué)特性的影響
        3.1.3 剪切速率對(duì)力學(xué)特性的影響
    3.2 節(jié)理峰值剪切強(qiáng)度新公式
        3.2.1 節(jié)理三維形貌參數(shù)
        3.2.2 峰值剪切強(qiáng)度公式對(duì)比
        3.2.3 峰值強(qiáng)度預(yù)測(cè)值對(duì)比
        3.2.4 新公式參數(shù)影響分析
    3.3 新公式適用性拓展
        3.3.1 節(jié)理二維形貌參數(shù)
        3.3.2 二維規(guī)則齒直剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析
        3.3.3 新模型公式與JRC的轉(zhuǎn)換
    3.4 本章小結(jié)
4 統(tǒng)計(jì)參數(shù)法預(yù)測(cè)單裂隙JRC值
    4.1 標(biāo)準(zhǔn)輪廓線數(shù)字化
    4.2 不同統(tǒng)計(jì)參數(shù)與JRC值的轉(zhuǎn)換
        4.2.1 參數(shù)Z2(輪廓線一階導(dǎo)數(shù)均方根)
        4.2.2 參數(shù)SF(結(jié)構(gòu)函數(shù))
        4.2.3 參數(shù)Rp(輪廓指數(shù))
        4.2.4 組合參數(shù)θ_(max)~*/(C+1)_(2D)
    4.3 樣本間距對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 輻射流滲流特性
    5.1 輻射流立方定理
        5.1.1 輻射流平行板水流分布特性
        5.1.2 立方定理的推導(dǎo)
        5.1.3 平行板水頭分布
    5.2 水力試驗(yàn)
        5.2.1 試件及試驗(yàn)方案
        5.2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析
    5.3 數(shù)值模擬
        5.3.1 模型和參數(shù)
        5.3.2 數(shù)值模擬結(jié)果
        5.3.3 不同輻射比下的數(shù)值模擬
    5.4 本章小結(jié)
6 流-固耦合特性
    6.1 流-固耦合對(duì)滲流特性的影響
    6.2 流-固耦合對(duì)強(qiáng)度特性的影響
    6.3 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間主要研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]峰前循環(huán)剪切作用下巖石節(jié)理?yè)p傷特征與剪切特性試驗(yàn)研究[J]. 劉新榮,鄧志云,劉永權(quán),劉樹(shù)林,路雨明,韓亞峰.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(12)
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[3]基于統(tǒng)計(jì)參數(shù)的二維節(jié)理粗糙度系數(shù)非線性確定方法[J]. 王昌碩,王亮清,葛云峰,梁燁,孫自豪,董曼曼,張楠.  巖土力學(xué). 2017(02)
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博士論文
[1]巖石結(jié)構(gòu)面力學(xué)及水力特性實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王小江.武漢大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3709639