›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (4): 1269-1275.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

热-水-应力耦合影响的有限元分析

张玉军1,张维庆2   

  1. 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;2.西南交通大学 土木工程学院,成都 610031
  • 收稿日期:2009-10-22 出版日期:2010-04-10 发布日期:2010-04-30
  • 作者简介:张玉军,男,1956年生,博士,现任研究员,主要从事岩石力学与工程方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(No. 2010CB732101);岩土力学与工程国家重点实验室前沿探索性项目(SKLQ008)。

Finite element analysis of influence of pressure solution of fracture aperture on T-H-M coupling in dual-porosity medium

ZHANG Yu-jun1, ZHANG Wei-qing2   

  1. 1.State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2.School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
  • Received:2009-10-22 Online:2010-04-10 Published:2010-04-30

摘要:

为了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-应力耦合模型中裂隙开度的计算模型作了改进。通过一个假定的高放废物地质处置库算例,就岩体裂隙开度变化的3种工况,分析了岩体中的温度、孔(裂)隙水压力、地下水流速和主应力的变化、分布情况。结果显示:3种工况的计算域中温度场基本相同;孔(裂)隙水渗流场形态相似,但其量值有一定差别;工况1的裂隙开度在应力和压力(化学)溶解的共同作用下闭合量最大,负孔(裂)隙水压力增值最高;核废物的释热效应明显地改变了岩体自重应力场的水平分量,但对其垂直分量影响较小。

关键词: 双重孔隙-裂隙介质, 裂隙开度, 压力溶解, 热-水-应力耦合, 有限元分析

Abstract:

In order to consider the composite impact of mechanical dilation/compaction and pressure solution on fracture aperture, the coupled thermo-hydro-mechanical model for dual-porosity medium established by the first author was improved. Taking a hypothetical nuclear waste repository as a calculation example, three coupled THM cases in which fracture aperture changes with different patterns were simulated numerically by FEM. The variations and distributions of temperatures, pore (fracture) pressures, flow velocities of underground water and normal stresses in the rock mass were investigated. The results show: the temperature fields of three cases are near the same; the forms of seepage fields of three cases are similar; but their quantity values have some differences; the closure degree of fracture apertures under the combined action of stress and pressure solution in case 1 is the maxmium one; so the negative pore pressures in this case are the highest; the liberated heat from vitrified waste changes obviously the horizontal component of gravity stress field of rock mass, but exerts smaller effect on the vertical component.

Key words: dual-porosity medium, fracture aperture, pressure solution, 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] 许江, 雷娇, 刘义鑫, 邬君宇, . 充填物性质影响结构面剪切特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4129-4137.
[3] 陈家瑞,董 云,张 渊,蒋 洋,张继华,何春林,李西蒙,. 考虑倾角与开度的薄基岩裂隙溃沙特性研究[J]. , 2018, 39(S1): 244-250.
[4] 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.
[5] 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.
[6] 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.
[7] 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.
[8] 赵 瑜,王超林,万 文,. 压剪作用下裂隙扩展过程渗流与应力耦合模型研究[J]. , 2016, 37(8): 2180-2186.
[9] 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.
[10] 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.
[11] 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.
[12] 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.
[13] 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.
[14] 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.
[15] 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.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[4] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[5] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[6] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[7] 侯公羽,牛晓松. 基于Levy-Mises本构关系及D-P屈服准则的轴对称圆巷理想弹塑性解[J]. , 2009, 30(6): 1555 -1562 .
[8] 蔡辉腾,危福泉,蔡宗文. 重庆主城区粉质黏土动力特性研究[J]. , 2009, 30(S2): 224 -228 .
[9] 宋 玲 ,刘奉银 ,李 宁 . 旋压入土式静力触探机制研究[J]. , 2011, 32(S1): 787 -0792 .
[10] 金解放 ,李夕兵 ,殷志强 ,邹 洋. 循环冲击下波阻抗定义岩石损伤变量的研究[J]. , 2011, 32(5): 1385 -1393 .