›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (11): 3426-3432.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

裂隙刚度随应力变化对双重孔隙介质热-水-应力耦合影响的有限元分析

张玉军,徐 刚,杨朝帅   

  1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉 430071
  • 收稿日期:2011-10-24 出版日期:2012-11-12 发布日期:2012-11-14
  • 作者简介:张玉军,男,1956年生,博士,研究员,主要从事岩石力学与工程方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No. 51079145);国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(No. 2010CB732101)

Finite element analysis of influence of fracture stiffness changing with stress on thermo-hydro-mechanical coupling in dual-porosity medium

ZHANG Yu-jun,XU Gang,YANG Chao-shuai   

  1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
  • Received:2011-10-24 Online:2012-11-12 Published:2012-11-14

摘要: 引入并修正了变刚度的连续屈服节理模型,同时考虑应力拉压和压力(化学)溶解对裂隙开度的综合影响,对所建立的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合有限元计算程序作了改进。通过一个假定的高放废物地质处置库的数值模拟,就岩体裂隙刚度变化的2种工况,分析了岩体中的温度、裂隙刚度、正应力、孔(裂)隙水压力和地下水流速的变化、分布情况。结果显示:与裂隙刚度是常数时相比,裂隙刚度是法向应力的函数时计算域中温度较低;岩体应力的大小也有一定不同,其分布与裂隙刚度“场”有明显的相似性;并且负孔(裂)隙水压力的绝对值要略小一点,约是常数时的98%。

关键词: 双重孔隙介质, 连续屈服节理模型, 热-水-应力耦合, 有限元分析

Abstract: Introducing and modifying the continuously yielding joint model, and simultaneously considering the composite impact of mechanical dilation/compaction and pressure solution on fracture aperture, the FEM code for analysis of the thermo-hydro- mechanical coupling in dual-porosity medium established by the first author was improved. Through the numerical simulations in which there were two patterns of changing the fracture stiffness for a hypothetical nuclear waste repository, the variations and distributions of temperatures, fracture stiffnesses, normal stresses, pore (fracture) pressures, flow velocities of groundwater were investigated. The results show: compared with the case of unchangeable fracture stiffness, the temperatures in the computing domain are lower in the case whose fracture stiffness is an exponential function of normal stress; the magnitudes of stresses within the rock mass in two cases are also some different, but the characteristics of stress distribution are similar to those of fracture stiffnesses obviously; and the negative pore (fracture) pressures in the case with changeable fracture stiffness are smallish (about 98% of case of unchangeable fracture stiffness).

Key words: dual-porosity medium, continuously yielding joint model, thermo-hydro-mechanical coupling, finite element analysis

中图分类号: 

  • O 242
[1] 叶观宝, 郑文强, 张 振, . 大面积填土场地中摩擦型桩负摩阻力分布特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 440-448.
[2] 何伟杰,杨冬英,崔周飞. 考虑横向惯性下桩的纵向振动理论解和数值解对比分析[J]. , 2017, 38(9): 2757-2763.
[3] 徐 江,龚维明,张 琦,戴国亮,霍少磊,杨 超, . 大口径钢管斜桩竖向承载特性数值模拟与现场试验研究[J]. , 2017, 38(8): 2434-2440.
[4] 冯 君,张俊云,朱 明,江 南,. 软土地层高承台桥梁群桩基础横向承载特性研究[J]. , 2016, 37(S2): 94-104.
[5] 林 聪,杨 强,王海波,李仁鸿,. 基于非线性有限元的孟底沟拱坝数值模拟研究[J]. , 2016, 37(9): 2624-2630.
[6] 贺鹏飞 ,夏唐代,刘志军,陈炜昀,. 双重孔隙介质中P1波在自由边界上的反射[J]. , 2016, 37(6): 1753-1761.
[7] 周英博,张玉军. 压力溶解对颗粒聚集岩体中热-水-应力耦合作用的弹塑性有限元分析[J]. , 2016, 37(6): 1781-1790.
[8] 张思渊,张玉军. 双重孔隙-裂隙岩体中洞室变形及强度各向异性的三维有限元分析[J]. , 2016, 37(12): 3583-3590.
[9] 陈 曦 ,张训维 ,陈佳林 ,金 锋 ,于玉贞,. 水位波动下非饱和心墙土坝体的渗流和稳定性[J]. , 2015, 36(S1): 609-613.
[10] 张盼盼,罗 汀,姚仰平. 考虑膨胀效应UH模型的有限元实现[J]. , 2015, 36(S1): 664-668.
[11] 付长静 ,李国英 ,米占宽 ,赵天龙,. 卸荷式板桩高桩梁板码头结构土压力简化计算[J]. , 2015, 36(8): 2426-2432.
[12] 温立峰 ,柴军瑞 ,王 晓,. 深覆盖层上面板堆石坝应力变形特性研究[J]. , 2015, 36(8): 2386-2394.
[13] 张宏学 ,刘卫群 ,朱 立,. 页岩储层裂隙渗透率模型和试验研究[J]. , 2015, 36(3): 719-729.
[14] 张玉军 ,琚晓冬,. 热-水-应力-迁移耦合条件下双重孔隙-裂隙介质的抗剪强度及有限元分析[J]. , 2015, 36(3): 877-884.
[15] 肖珍珍 ,王登银 ,陈建叶 ,杨宝全 ,张 林,. 碾压混凝土高拱坝坝肩稳定及坝体开裂静动力分析[J]. , 2015, 36(12): 3541-3547.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 魏龙海,王明年,赵东平,吉艳雷. 翔安海底公路隧道陆域段变形控制措施研究[J]. , 2010, 31(2): 577 -581 .
[2] 陈运平,王思敬. 多级循环荷载下饱和岩石的弹塑性响应[J]. , 2010, 31(4): 1030 -1034 .
[3] 周爱军,栗 冰. CFG桩复合地基褥垫层的试验研究和有限元分析[J]. , 2010, 31(6): 1803 -1808 .
[4] 高树生,钱根宝,王 彬,杨作明,刘华勋. 新疆火山岩双重介质气藏供排气机理数值模拟研究[J]. , 2011, 32(1): 276 -280 .
[5] 李雄威,孔令伟,郭爱国. 气候影响下膨胀土工程性质的原位响应特征试验研究[J]. , 2009, 30(7): 2069 -2074 .
[6] 单仁亮,黄宝龙,李广景. 基于灰色关联分析的综合评价模型在爆破方案选定中的应用[J]. , 2009, 30(S1): 206 -210 .
[7] 宋勇军,胡 伟,王德胜,周军林. 基于修正剑桥模型的挤密桩挤土效应分析[J]. , 2011, 32(3): 811 -814 .
[8] 孙德安,孟德林,孙文静,刘月妙. 两种膨润土的土-水特征曲线[J]. , 2011, 32(4): 973 -0978 .
[9] 张 磊 ,龚晓南 ,俞建霖. 考虑土体屈服的纵横荷载单桩变形内力分析[J]. , 2011, 32(8): 2441 -2445 .
[10] 魏明尧,王恩元,刘晓斐,王 超. 深部煤层卸压爆破防治冲击地压效果的数值模拟研究[J]. , 2011, 32(8): 2539 -2543 .