裂隙岩体渗流/应力应变耦合分析的复合单元法

利用复合单元技术，建立裂隙岩体的渗流/应力应变耦合模型,并提供一种可包含等效连续介质模型、裂隙网络模型、裂隙孔隙介质模型优点的分析理论和方法。在单节理裂隙的力学模型方面，重点考虑裂隙的非线性变形与渗流的耦合关系。在数值分析工具方面，重点研究内嵌不连续面和含奇异插值项单元构造的复合单元技术。引入p-型自适应技术后，可实现单元阶数的动态变化，以保证分析精度。利用该模型和方法，对依托工程的含随机裂隙网络的试件进行数值模拟试验，分析弹性张量、屈服与破坏准则以及渗透张量，研究代表单元REV的尺度。最后，利用该模型和方法，对依托工程实现参数反演和现场实测验证研究，为理论研究的深入发展提供线索和依据。本项目成果可用于岩体工程结构渗流/应力应变耦合分析和破坏的全程仿真模拟和安全度评价,对岩石力学的理论研究和工程设计方法研究有较大推动作用，在我国水利水电工程的建设中有较大应用前景。 2100433B

赵延林、曹平、王卫军编著的《裂隙岩体渗流-损伤-断裂耦合理论及工程应用》内容提要：本书详细介绍了裂隙岩体渗流一损伤一断裂耦合理论及其在相关工程领域的应用。主要内容包括：渗流应力作用下裂隙岩体断裂力学特性研究，类岩材料多裂纹体断裂破坏实验与岩石断裂韧度测试、裂隙岩体渗流-损伤-断裂耦合本构模型研究、基于双重介质裂隙岩体渗流-损伤-断裂耦合模型有限元分析、裂隙岩体渗流损伤-断裂耦合的扩展FLAC3D分析、高压预注水致裂软化煤层的工业试验和数值研究。

本项课题研究内容为裂隙岩体渗流应力耦合特性及分析研究，以试验为基，注重理论分析和归纳。通过渗流应力耦合试验，提出渗流应力耦合关系式，并用于龙滩高碾压砼坝断面优化招标设计。首次提出裂隙岩体四自由度全耦合分析方法，突破目前普遍采用的渗流场和应力场分开计算，交叉迭代的计算程式，成为目前较完善的分析方法，编制了相应程序可资历应用，完成交叉裂隙水流模型试验，建立了交叉水流局部水头损失的理论模式及相应的修正系数，改进完善了网络渗流的计算，澄清了网络裂隙水流计算中是否要考虑交叉引起的水冰损失的争论。本研究丰富了岩石力学内容，促进裂隙水力学发展起到积极作用。成果理论水平高，有较好的应用前景。培养了高层次人才。 2100433B

《裂隙岩体渗流-应力-温度耦合作用的理论与应用》在岩体结构特征研究基础上，从裂隙岩体场性能等效的原则出发，通过等效性能场之间耦合作用机理的研究，建立起了裂隙岩体渗流一应力一温度非完全耦合作用和完全耦合作用的数学模型，为三场之间耦合作用定量研究奠定了基础。与此同时，通过将所建数学模型分别应用于深层地下卤水资源评价及隧道工程裂隙围岩体地质环境定量计算中，证明书中提出的裂隙岩体渗流一应力一温度非完全和完全耦合作用理论研究方法是可行的。

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