對于地下資源開采工程而言（采礦工程、壓裂工程、油氣工程等）,其所面臨的天然巖體介質(zhì)通常賦存于穩(wěn)定的地應力及地下水環(huán)境之中,但在遭到開采擾動等外界因素干擾時,巖體周圍所形成的不平衡的采動應力場會誘發(fā)巖體內(nèi)部的大量微裂紋起裂、擴展和貫通,而貫通所形成的次生裂隙會在采動應力（正應力及剪應力）的進一步作用下發(fā)生壓縮閉合及剪切滑移,從而造成巖體滲透性能的改變;巖體滲透性的變化同時也會影響巖體內(nèi)水壓力及應力場的分布,進而反作用于巖石破裂損傷及巖體裂隙的剪切失穩(wěn)過程,最終造成巖體介質(zhì)應力-水環(huán)境的失衡。此外,巖體裂隙的粗糙本質(zhì)屬性對其力學及滲流特征有著巨大影響,其因而會使得上述裂隙在水力耦合下的滲流及滑移失穩(wěn)特征變得愈加復雜。由此可知,資源開采工程中巖體內(nèi)采動裂隙的演化對地下水-地應力的平衡起著支配性作用,而掌握巖體粗糙裂隙在水力耦合下的滲流特性演化及滑移失穩(wěn)機理對于資源開采過程中地下水體及圍巖的穩(wěn)定性控制都有著重要的理論及工程意義。本文以“水力耦合作用下巖體粗糙裂隙的滲流及滑移失穩(wěn)機理”為主要研究課題,通過大量試驗工作對巖體裂隙的粗糙特征、滲流及滑移失穩(wěn)特性進行研究,并由此建立了巖體粗糙裂隙水力耦... 

【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：244 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

巖體單裂隙法向應力-滲流耦合示意圖

anan-Jing 模型[45]，Amadei&Saeb 模型[46]，Souley 模型[47]等。知，第三種方法具有完善的理論基礎，且考慮了影響裂隙力學特得其比第一和第二種方法更具有適用性。除上述裂隙水力耦合特征外，裂隙充填物特性及分布、裂隙長度流規(guī)律產(chǎn)生影響[48]。速寶玉等[49]通過在兩平行玻璃板間填充河砂用試驗和理論方法得出了充填裂隙的滲透系數(shù)計算公式；綜上所征的作用影響是目前研究裂隙水力耦合所須考慮的兩大關(guān)鍵因素力作用下巖體單裂隙水力耦合特性研究現(xiàn)狀隙法向應力水力耦合特性所取得的研究進展相比，人們對單裂隙展的研究較少，這一方面是因為剪切試驗過程中滲透流體的密封是由于剪切過程的動態(tài)特性使得理論模型難以建立。（巖體單裂下圖 1-2 所示）

太原理工大學博士研究生學位論文此外，巖體上下裂隙面的不完全匹配會造成裂隙間存在大量的空隙和微凸體接觸圖 2-2 所示，這使得巖石裂隙呈現(xiàn)一定的幾何特性。由圖 2-2 可知，從整體來看，巖石上下表面是近似匹配的，且表面輪廓的全局起伏變化影響著裂隙的宏觀粗糙特里稱之為裂隙的 “表面幾何特征”；而從放大的局部來看，巖石上下表面并不匹配存在微凸體接觸（ e =0 m）及開度（ e 0 m），這構(gòu)成了裂隙間的空隙和接觸域均勻分布，從而影響著裂隙的細觀幾何特性，這里稱之為裂隙的“內(nèi)部幾何特征”。2z 代表裂隙的下表面和上表面的高程， e 表示裂隙開度，而基準線則代表裂隙高 0 點。由此可知，裂隙的表面及內(nèi)部幾何特征共同決定著粗糙巖石裂隙的幾何特

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3539995