基于離散單元法的裂隙巖體滲流場與應力場耦合特性研究.pdf

1、目前，隨著經濟的發展，人類的工程活動日益頻繁，如巖體邊坡的設計，水利水電工程的滲流與控制、水庫誘發地震的控制、有害核廢料的處置、礦井的疏干降壓排水、石油和地熱能的開發以及地下水資源的開發與利用等等，都涉及巖體作用力、巖體地應力、地下水滲透力的相互作用及其耦合問題。因此，研究巖體中地下水的活動規律以及滲流場和應力場的耦合問題，已成為巖土工程界普遍關注的課題，也是一項具有理論研究價值和實際工程應用背景的重大課題。本文在充分認識國內外裂隙巖體

2、滲流場與應力場耦合研究的基礎上，采用理論分析、數值模擬、工程應用相結合的方法，對裂隙巖體滲流場與應力場的相互作用進行了全面、深入的研究，主要研究成果如下： (1)總結和歸納了裂隙巖體滲流場與應力場耦合的數學模型，數值計算方法及耦合理論等方面的研究狀況，對裂隙巖體滲流場與應力場耦合的等效連續介質模型、離散網絡介質模型以及雙重介質模型的特點和使用條件做了系統闡述和比較，并對他們的有限元求解方法進行了論述，指出了目前研究中存在的問題。

3、 (2)介紹了裂隙巖體滲流的基本理論。以NaVier-Stokes方程為基礎，推導了立方定律，在此基礎上，推導出變隙寬裂隙滲流的基本方程，并對裂隙巖體滲流與應力的關系進行了總結。 (3)建立了裂隙巖體滲流場與應力場耦合的離散元求解模型，并用離散元分析軟件對單裂隙巖體滲流與應力的關系進行了數值模擬，表明孔隙水壓力的存在且在較小的情況下則相當于抵消了一部分側壓，使閉合量變小。當孔隙水壓力逐漸增大并超過某一值時，裂隙面的法向位