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About author:王二博(1995—),博士生,从事隧道与地下工程方向研究
摘要: 为了研究水-力耦合作用对砂岩力学性能及渗透特性的影响,基于颗粒流离散元数值计算平台,提出了一种采用有限差分法离散化求解渗流场的数值计算方法,并综合考虑了裂隙的产生对渗透率的影响。通过开展不同渗透水压作用下砂岩试样水-力耦合数值试验,得到结论如下:随着水压与围压比值的增加,砂岩试样的力学强度和弹性模量呈指数式减小,泊松比和渗透率分别近似呈线性和指数式增长。当水压与围压比值为0.03~0.40时,岩样力学强度下降约为0.8%~4.8%,渗透率增长约为2.2%~8.0%;当水压与围压比值为0.40~0.75时,岩样力学强度下降约为3.9%~20.3%,渗透率增长约为15.0%~85.3%;水-力耦合作用下试样内强接触力链主要集中在剪切破裂滑移带附近,且呈现出“枝晶”结构特征;随着渗透水压的增加,拉剪裂纹数目演化曲线由S形增长转变为台阶式增长,其中主要以张拉裂纹为主,且裂纹主要沿着渗流速度场的强弱分布整个岩样;水-力耦合作用弱化了颗粒胶结强度,削弱了试样积累弹性应变能的能力,而增强了峰值应力处能量的耗散能力,且岩样内能量的耗散、裂纹的增长与渗透特性呈正相关。本文所提出的数值计算方法可为离散元模拟岩石水-力耦合效应提供一种新思路。
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