基于三维形貌特征的结构面剪切渗流耦合特性研究

基本信息
批准号:41602287
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:张清照
学科分类:
依托单位:同济大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:沈明荣,俞松波,王振,田光辉,郑鸿超,沈丹祎,周圆媛
关键词:
剪切渗流耦合三维形貌岩体结构面本构模型
结项摘要

The topography of discontinuity coupling with the ground water is a key factor to control stress-seepage coupling characteristics of rock mass. The representation method for three-dimensional topography of discontinuity, and the quantitativerelation between three-dimensional topography and stress-seepage characteristics of discontinuity need to be studied further.By using the 3D laser scanning technology and 3D printing technology, some improved statistical indexes can be proposed to describe the three-dimensional topography of discontinuities.The shear-flow coupling experiments under constant normal stiffness and constant normal stress will be carried out, using discontinuity samples with different topography surfaces. The characteristics of three-dimensional topography during shear-flow coupling experiments is analyzed, and the mechanical properties influenced by shear-flow coupling effect is further discussed. The shear-seepage constitutive model containing parameters related to three-dimensional topography is proposed.The proposed model will be verified by the finite elements numerical simulation. The results of this study provide the theory foundation for hydraulics calculation of joint rock mass and technical support for solving the hydraulic engineering problems.

结构面表面形态是控制岩体渗流力学特性的重要因素,地下水与结构面的相互耦合作用直接影响着岩体的渗流力学特性,关于结构面三维形貌特征的合理表征方法及其与渗流力学特性间的定量关系还需要进一步研究。本课题基于三维高精度激光扫描技术和3D打印技术,对结构面的三维形貌特征进行精细化测定和模拟,提出改进的统计学参数来表征结构面三维形貌特征。对不同形貌特征的结构面试样进行常法向荷载和常法向刚度两种条件下剪切渗流耦合试验,探讨剪切渗流耦合作用下结构面三维形貌特征的变化规律,分析剪切渗流耦合作用对结构面渗流力学特性的影响机理,修正和完善包含结构面三维形貌参数的剪切渗流本构模型,并结合有限元数值模拟方法,对模型进行验证。课题研究成果将为节理岩体水力学计算提供基础,为解决突水涌水等工程难题提供必要的技术支持。

项目摘要

结构面表面形态是控制岩体渗流力学特性的重要因素,地下水与结构面的相互耦合作用直接影响着岩体的渗流力学特性。本项目针对结构面三维形貌特征的合理表征方法及其与渗流力学特性间的定量关系等问题,围绕结构面的三维结构面的剪切渗流耦合特性这一核心问题,开展了一系列相关理论研究、试验研究,对结构面的三维形貌特征进行精细化测定和模拟,提出改进的统计学参数来表征结构面三维形貌特征。对不同形貌特征的结构面试样进行剪切渗流耦合试验,探讨剪切渗流耦合作用下结构面三维形貌特征的变化规律,分析剪切渗流耦合作用对结构面渗流力学特性的影响机理,建立了考虑渗透水压的结构面剪切力学模型;得到了结构面剪切过程中的渗流流量计算公式。项目共计发表学术论文20篇(其中SCI收录11篇、其他国际会议及期刊9篇)。联合培养博士3名,硕士2名,本科生1名。项目完成了要求的全部考核指标与成果,为节理岩体水力学计算提供基础,为解决突水涌水等工程难题提供必要的技术支持。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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