三場耦合作用相關(guān)試驗及耦合強度量化研究.pdf

1、溫度場、滲流場和變形場是巖體物理地質(zhì)力學環(huán)境的重要組成部分,這三個場之間存在高度非線性的復雜耦合作用,即THM耦合作用.近20年來,三場耦合理論取得了很大的進展,但作為一個新興的交叉研究領(lǐng)域,三場耦合理論的研究還存在不少問題.該文結(jié)合國家自然科學基金項目,對當前三場耦合研究領(lǐng)域中存在的一些問題進行了研究.論文進行的主要工作及取得的主要結(jié)論以及創(chuàng)新性成果包括:(1)從三場耦合作用模式、三場耦合數(shù)學模型和相關(guān)試驗研究3個方面比較全面地總結(jié)了

2、三場耦合的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.(2)根據(jù)連續(xù)性方程、線動量平衡方程和能量守恒方程以及相應(yīng)的物性方程推導了飽和巖體溫度場-滲流場-變形場三場耦合作用控制方程組.(3)在不同溫度水平和不同有效應(yīng)力水平下,進行了砂巖的孔隙度試驗.試驗結(jié)果表明,有效應(yīng)力對砂巖孔隙度的影響較大,在溫度一定的情況下,砂巖的孔隙度隨有效應(yīng)力的增加而呈負指數(shù)規(guī)律減小;而溫度變化(該試驗中的溫度變化范圍為37.6℃)對砂巖孔隙度的影響很小.(4)在不同溫度水平和不同有效應(yīng)力

3、水平下,進行了砂巖的滲透率試驗.試驗結(jié)果表明,溫度的升高或(和)有效應(yīng)力的增加都將導致砂巖滲透率的減小.(5)根據(jù)對試驗結(jié)果的分析,初步提出了溫度和有效應(yīng)力對滲透率的影響機理.(6)進行了圍壓升降過程中砂巖巖樣和單裂隙試件的滲透率試驗.(7)根據(jù)多方收集到的資料,考察了溫度和壓力對巖石和地下水物性參數(shù)的影響.研究表明,與壓力的影響相比,溫度對巖石和地下水物性參數(shù)的影響更大.該文給出了地下水物性參數(shù)與溫度之間精度較高的關(guān)系式.(8)在前人