本書圍繞我國石油儲備大型地下水封洞庫工程設計、施工建設和長期運行過程中安全問題的重大需求,全面闡述了地下水封洞庫圍巖的流變力學特性與長期安全性評估技術,主要內容包括:緒論、地下水封洞庫圍巖流變力學試驗、巖石滲流-流變耦合力學性質與長期強度、巖石滲流應力耦合流變損傷模型與參數(shù)辨識、大型地下水封洞庫長期安全性三維數(shù)值分析、大型地下水封洞庫長期安全性評估等,全書共6章。
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目錄
《巖石力學與工程研究著作叢書》序
《巖石力學與工程研究著作叢書》編者的話
前言
第1章緒論1
1.1概述1
1.2地下工程巖石流變力學試驗研究現(xiàn)狀3
1.3巖石流變本構模型研究現(xiàn)狀4
1.4地下工程圍巖長期穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀6
1.5本書主要內容6
第2章地下水封洞庫圍巖力學特性試驗8
2.1試驗設備與試樣制備8
2.1.1試驗設備8
2.1.2試樣制備9
2.2試驗方案和試驗方法10
2.2.1試驗方案10
2.2.2試驗方法11
2.3二長花崗巖三軸力學試驗成果與分析11
2.3.1瞬時三軸力學試驗曲線12
2.3.2二長花崗巖應力\|應變規(guī)律與強度特性13
2.3.3二長花崗巖試樣瞬時破壞形式17
2.4閃長巖三軸力學試驗成果與分析18
2.4.1瞬時三軸力學試驗曲線18
2.4.2閃長巖應力\|應變規(guī)律與強度特性20
2.4.3閃長巖試樣瞬時破壞形式23
2.5地下水封洞庫圍巖滲透演化規(guī)律分析24
2.5.1軸向應變與滲透率的關系24
2.5.2環(huán)向應變與滲透率的關系26
2.6本章小結27
第3章地下水封洞庫圍巖滲流應力耦合流變力學試驗28
3.1滲流應力耦合三軸流變力學試驗28
3.1.1試樣制備28
3.1.2流變力學試驗方案和試驗方法29
3.1.3滲流應力耦合三軸流變力學試驗曲線30
3.2洞庫圍巖流變變形特性分析33
3.2.1軸向應變時間變化規(guī)律33
3.2.2環(huán)向應變時間變化規(guī)律34
3.2.3體積應變時間變化規(guī)律35
3.2.4巖石流變變形速率分析36
3.2.5巖石流變力學性質與瞬時力學性質對比分析39
3.3巖石試樣流變破壞形式與斷口微觀分析42
3.3.1巖石試樣流變宏觀破壞形式42
3.3.2巖石試樣破壞斷口掃描電鏡試驗(SEM)及微觀斷裂機理43
3.4巖石試樣流變過程中的滲透性演化規(guī)律47
3.4.1三軸流變過程中滲透性試驗結果48
3.4.2三軸流變過程中滲透演化規(guī)律分析48
3.4.3加速流變階段的滲透演化規(guī)律分析50
3.5本章小結52
第4章地下水封洞庫圍巖滲流應力耦合流變損傷模型53
4.1地下工程巖石滲流應力耦合分析理論53
4.1.1巖石滲流應力耦合分析基本方程53
4.1.2巖石的滲流耦合特性55
4.1.3巖石滲透特性與應力耦合關系58
4.2地下水封洞庫圍巖流變損傷特性分析60
4.2.1洞庫圍巖變形的時效性60
4.2.2洞庫圍巖強度的時效性61
4.2.3滲流場環(huán)境下洞庫圍巖流變損傷特性分析62
4.3考慮損傷演化的巖石流變損傷模型64
4.3.1巖石損傷變量64
4.3.2巖石損傷演化方程66
4.3.3巖石流變損傷模型67
4.4洞庫圍巖滲流應力耦合流變損傷模型69
4.4.1地下水封洞庫圍巖流變\|滲流耦合關系70
4.4.2考慮損傷作用的巖石滲透性演化模型71
4.4.3巖石滲流應力耦合黏彈塑性流變損傷模型72
4.5滲流應力耦合流變損傷模型二次開發(fā)73
4.5.1本構模型有限差分格式73
4.5.2二次開發(fā)程序設計76
4.6本章小結77
第5章地下水封洞庫三維彈塑性數(shù)值分析78
5.1工程地質條件78
5.1.1工程概述78
5.1.2工程地質條件79
5.1.3工程初始地應力場與滲流場82
5.2三維彈塑性數(shù)值計算方案90
5.2.1地下水封洞庫數(shù)值計算模型90
5.2.2地下水封洞庫圍巖力學參數(shù)及邊界條件93
5.2.3數(shù)值計算分析剖面93
5.3洞庫圍巖三維彈塑性數(shù)值分析94
5.3.1X=0+200m斷面(A、B、C洞罐組)應力應變分析94
5.3.2X=0+352.32m斷面(A、B洞罐組)應力應變分析102
5.3.3X=0+532.78m斷面(C洞罐組)應力應變分析107
5.3.42號主洞室軸線剖面(Y=60m)應力應變分析110
5.3.54號主洞室軸線剖面(Y=199m)應力應變分析113
5.3.66號主洞室軸線剖面(Y=328m)應力應變分析115
5.4彈塑性計算條件下主洞室特征點位移分析118
5.5本章小結119
第6章地下水封洞庫三維流變數(shù)值分析121
6.1三維流變數(shù)值計算方案121
6.2洞庫圍巖三維流變數(shù)值分析121
6.2.1X=0+200m斷面(A、B、C洞罐組)流變計算結果122
6.2.2X=0+352.32m斷面(A、B洞罐組) 流變計算結果130
6.2.3X=0+532.78m斷面(C洞罐組) 流變計算結果135
6.2.42號主洞室軸線剖面(Y=60m)流變計算結果138
6.2.54號主洞室軸線剖面(Y=199m)流變計算結果140
6.2.66號主洞室軸線剖面(Y=328m)流變計算結果143
6.3流變計算條件下主洞室特征點位移分析146
6.4本章小結147
第7章地下水封洞庫三維流變損傷數(shù)值分析148
7.1洞庫圍巖三維流變損傷數(shù)值分析148
7.1.1X=0+200m斷面(A、B、C洞罐組)流變損傷計算結果148
7.1.2X=0+352.32m斷面(A、B洞罐組)流變損傷計算結果156
7.1.3X=0+532.78m斷面(C洞罐組)流變損傷計算結果161
7.1.42號主洞室軸線剖面(Y=60m)流變損傷計算結果164
7.1.54號主洞室軸線剖面(Y=199m)流變損傷計算結果167
7.1.66號主洞室軸線剖面(Y=328m)流變損傷計算結果169
7.2流變損傷計算條件下主洞室特征點位移分析172
7.3本章小結173
第8章地下水封洞庫滲流應力耦合長期安全性分析175
8.1滲流應力耦合流變損傷數(shù)值計算與分析175
8.1.1X=0+200m斷面(A、B、C洞罐組)滲流應力耦合流變損傷計算結果175
8.1.2X=0+352.32m斷面(A、B洞罐組) 滲流應力耦合流變損傷計算結果183
8.1.3X=0+532.78m斷面(C洞罐組) 滲流應力耦合流變損傷計算結果188
8.1.42號主洞室軸線剖面(Y=60m)滲流應力耦合流變損傷計算結果191
8.1.54號主洞室軸線剖面(Y=199m)滲流應力耦合流變損傷計算結果193
8.1.66號主洞室軸線剖面(Y=328m)滲流應力耦合流變損傷計算結果196
8.2考慮滲流應力耦合作用的主洞室特征點位移分析199
8.3不同計算方案下地下水封洞庫圍巖變形對比分析200
8.3.1典型剖面最大合位移對比分析200
8.3.2地下水封洞庫圍巖特征點最大合位移對比分析202
8.3.3不同計算方案下地下水封洞庫圍巖變形特征分析203
8.4本章小結207
參考文獻208