深层软岩体流变、蠕变、固流转化统一理论及控制技术的研究

基本信息
批准号:51674149
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:王永岩
学科分类:
依托单位:青岛科技大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李剑光,秦楠,金增平,范夕燕,吴洋,马振国,朱惠华,高晓芳,郭鹏
关键词:
控制技术流变固流转化深层软岩体统一理论
结项摘要

The complexity of the constitutive relation, geometric relation and equilibrium relationship, and the outstanding of the rhelogical phenomena pose a big threat to the energy exploitation, construction and maintenance of the underground engineering. It is an innovation for the theory of deep soft rocks to construct an unified theory of rheology, creep and transformation between solid and liquid..In this project, field monitoring, theoretical deduction, laboratory experiment, similar experiment and numerical simulation will be done to study the rheology, creep and transformation between solid and liquid of soft rocks in multi-field coupling environment, as well as the mechanical features of deformation and failure of soft rock roadway. The weight relationship of all kinds environment fields in the processes of rheology, creep and transformation between solid and liquid will be analyzed and an unified theory will be built to describe the process of transformation between solid and liquid for deep soft rocks. The similarity law of the rheological behaviors for soft rocks and similar materials will be researched. Besides, we will investigate the control technology of rheology, creep and transformation between solid and liquid for the soft rocks. At the same time, we will also research the determining method of supporting loads for the soft rocks engineering and predict the change of mechanical behavior of soft rock roadway. The above works can provide the theoretical and practical guidance in the deep soft rock engineering and possess the important theoretical and practical value.

地下深部环境软岩体,本构关系、几何关系和平衡关系复杂,流变现象突出,对能源开采、地下工程建设和维护均造成了巨大威胁。建立适用于深层软岩体流变、蠕变、固流转化的统一理论是深部软岩理论研究的一次创新,意义重大。.项目通过现场监测、理论推演、室内实验、相似实验和数值模拟等手段,研究软岩在多场耦合环境下流变、蠕变、固流变化和支护变形破坏的力学特性;分析软岩流变、蠕变、固流变化过程中各环境场的权重关系,建立能完整描述深部软岩固流转化过程的统一理论;研究软岩和相似材料流变软化行为的相似规律;研究软岩流变、蠕变、固流转化的控制技术;给出软岩工程支护载荷的确定方法;预测软岩巷道力学行为的变化。为解决深部软岩工程的关键科技问题提供理论和工程指导,有重大的理论和应用价值。

项目摘要

深层软岩在多场耦合环境下的流变、蠕变、固流变化和支护变形破坏的力学特性复杂,难以建立能够完整描述深部软岩固流转化过程的统一理论。.项目通过现场监测、模型试验和理论推导研究了深层软岩体流变、蠕变、固流转化统一理论。开展了室内模型试验研究,包括加载方式、加载速率和裂隙对类软岩单三轴的抗压强度和蠕变特性影响;进行了橡胶纤维改性胶结膏体部分性能试验研究;研制并应用岩石力学实验高低温环境试验箱,研究了冻融循环对不同孔隙率和含裂隙类软岩材料、温度-围压共同作用下类软岩材料蠕变特性的影响并建立蠕变模型;开展了不同倾角硐室围岩稳定性模型试验和模拟分析;分别对含裂隙、受化学腐蚀以及冻融循环的软岩相似材料的蠕变特性开展数值模拟;分析了一维非稳态导热的火积耗散场;利用变分方法求解了具有变系数的不可积Korteweg-de Vries方程的非自治孤子解;建立了基于化学酸碱度表征的页岩蠕变模型和受均布围压岩石试件的三维应力函数;研究了温度增量对冰水固流转化速率影响,弹性板在电流中漂浮而产生的非线性水弹性波,浮动弹性板、水波和指数切变流之间的非线性水弹性相互作用,论证了冰水固-液转化的理论,为解决深部软岩工程的关键科技问题提供理论和工程指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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