孔隙压力对深部岩体蠕变影响的理论研究

摘要

随着煤炭开采不断加深，深层岩体处于高地应力、高地温、高孔隙压力的复杂力学环境下。围岩随着时间的增长而产生显著的蠕变现象，使得矿井巷道的掘进、支护与维护问题越来越突出。 孔隙压力作为一种重要的赋存条件，对岩石的蠕变变形规律的影响不容忽视。本文主要研究了三个方面的问题。第一方面是以修正的西元体模型为基础，推导了该模型在变应力下的蠕变方程及松弛方程。第二方面考虑孔隙压力的影响，建立了多孔介质流变模型，同时将巷道围岩视为多孔介质，考虑地下水渗流作用的影响，对地下硐室进行流变分析，并用ANSYS软件对不同孔隙压力下岩体的蠕变进行了仿真计算。第三方面建立了饱和多孔介质单相流体固流耦合蠕变的数学模型。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1工程背景及研究意义

1.2研究现状

1.2.1国内外深部工程研究现状

1.2.2岩石的流变特性研究现状

1.2.3岩石流变试验研究

1.2.4岩石蠕变模型研究

1.3本文的主要研究工作

2流变理论基础

2.1岩体流变特性

2.2蠕变及蠕变分类

2.3 岩石非线性蠕变机理

2.4 流变模型及本构方程

2.4.1 基本流变元件

2.4.2 西原体的本构方程

2.4.3 修正的西原模型

2.5 本章小结

3 孔隙压力对岩体蠕变的影响

3.1 孔隙压力对岩体强度的影响

3.2 孔隙压力对岩体弹性模量的影响

3.3 孔隙压力对岩体变形特性的影响

3.4孔隙压力对岩体蠕变的影响

3.5本章小结

4多孔介质流变模型研究分析

4.1有效应力

4.2多孔介质的流变模型

4.3地下硐室流变分析

4.4 ANSYS仿真计算

4.5 本章小结

5 饱和多孔介质单项流体固流耦合蠕变数学模型

5.1基本假设

5.2 孔隙度φ和渗透率k的动态模型

5.3 应力场基本方程

5.4 渗流场基本方程

5.5定解条件

5.6本章小结

结论

致谢

参考文献

作者硕士期间成果