高级搜索
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊
  • 美国工程索引（EI）收录期刊
  • Scopus数据库收录期刊

层状岩体渗透特性多尺度演化模型研究

刘武, 张振华, 叶晓东, 陈益峰

刘武, 张振华, 叶晓东, 陈益峰. 层状岩体渗透特性多尺度演化模型研究[J]. 岩土工程学报, 2018, 40(S2): 68-72. DOI: 10.11779/CJGE2018S2014
引用本文: 刘武, 张振华, 叶晓东, 陈益峰. 层状岩体渗透特性多尺度演化模型研究[J]. 岩土工程学报, 2018, 40(S2): 68-72. DOI: 10.11779/CJGE2018S2014
shu
LIU Wu, ZHANG Zhen-hua, YE Xiao-dong, CHEN Yi-feng. Multi-scale permeability evolution model for layered rocks[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2018, 40(S2): 68-72. DOI: 10.11779/CJGE2018S2014
Citation: LIU Wu, ZHANG Zhen-hua, YE Xiao-dong, CHEN Yi-feng. Multi-scale permeability evolution model for layered rocks[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2018, 40(S2): 68-72. DOI: 10.11779/CJGE2018S2014
shu

层状岩体渗透特性多尺度演化模型研究  English Version

  • 1. 合肥工业大学土木水利工程学院,安徽 合肥 230009;
    2. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北 武汉 430072;
    3. 安徽省水利水电勘测设计院,安徽 合肥 230088

基金项目: 国家自然科学基金项目（51709072）; 安徽省自然科学基金项目（1808085QE145）; 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室开放基金项目（RMHSE1503）
详细信息
    作者简介:

    刘 武(1988- ),男,博士,讲师,主要从事裂隙岩体水力耦合分析方面的研究工作。E-mail：liuwu168@163.com。

  • 中图分类号: TU43

Multi-scale permeability evolution model for layered rocks

  • 1. School of Civil Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;
    2. Key Laboratory of Rock Mechanics in Hydraulic Structural Engineering of Ministry of Education, Wuhan University, Wuhan 430072, China;
    3. Anhui Survey and Design Institute of Water Conservancy and Hydropower, Hefei 230088, China

摘要

    摘要
  • 摘要: 考虑层状岩体内部微裂纹、层面等不同尺度结构特征,采用两步均匀化方法,建立了层状岩体细观损伤模型与渗透特性多尺度演化模型。两步均匀化过程分别考虑了层状岩体内部细观结构与宏观结构对渗透特性的影响。层状岩体渗透特性演化模型可同时考虑微裂纹损伤扩展、滑移剪胀,层理面滑移磨损、剪胀演化特性以及微裂纹与层理面相互作用等特征,较好地反映了内部不同尺度微结构变化对其渗透特性演化的影响以及渗透特性的各向异性特征。基于该模型,通过数值模拟层状岩体中地下洞室开挖扰动过程,研究了层面倾角以及岩体强度各向异性特征对洞周围岩损伤与渗透特性演化规律的影响。研究成果对于深部层状岩体水-力耦合特性研究具有一定参考意义。
    Abstract: A damage constitutive model and a multi-scale permeability tensor model for layered rocks based on a two-step homogenization technique are proposed considering the characteristics of multi-scale structures (i.e., bedding planes and microcracks). With the homogenization technique, the proposed models wells account for the influences of anisotropic damage growth and mobilized dilatancy behavior of microcracks, mobilized degradation and shear dilatancy of bedding planes, and interaction between bedding planes and microcracks. The effects of structures with different scales on the variation of permeability are better addressed. Numerical simulations are performed on an underground cavern in layered rock masses to investigate the changes in multi-scale hydraulic conductivities under excavation, which are influenced by the anisotropic strength characteristics of layered rocks and inclination angles of bedding planes. The results may provide a helpful reference for better understanding the coupled hydro-mechanical behaviours of deep rocks.
    • HTML全文
    • 参考文献(12)
  • [1] 黄书岭, 徐劲松, 丁秀丽, 等. 考虑结构面特性的层状岩体复合材料模型与应用研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2010, 29(4): 743-756.
    (HUANG Shu-ling, XU Jin-song, DING Xiu-li, et al.Study of layered rock mass composite model based on characteristics of structural plane and its application[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(4): 743-756. (in Chinese))
    [2] CHEN Y F, HU S H, ZHOU C B, et al.Micromechanical modeling of anisotropic damage-induced permeability variation in crystalline rocks[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2014, 47(5): 1775-1791.
    [3] DOOLIN D M, MAULDON M.Fracture permeability normal to bedding in layered rock masses[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2001, 38(2): 199-210.
    [4] WANG X, LEI Q, LONERGAN L, et al.Heterogeneous fluid flow in fractured layered carbonates and its implication for generation of incipient karst[J]. Advances in Water Resources, 2017, 107: 502-516.
    [5] JOURDE H, FENART P, VINCHES M, et al.Relationship between the geometrical and structural properties of layered fractured rocks and their effective permeability tensor: a simulation study[J]. Journal of Hydrology, 2007, 337(1/2): 117-132.
    [6] ODA M.An equivalent continuum model for coupled stress and fluid flow analysis in jointed rock masses[J]. Water Resources Research, 1986, 22(13): 1845-1856.
    [7] CHEN Y, ZHOU C, SHENG Y.Formulation of strain- dependent hydraulic conductivity for a fractured rock mass[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2007, 44(7): 981-996.
    [8] 刘武. 考虑多尺度结构的贯通节理岩体损伤摩擦耦合模型[J]. 岩土工程学报, 2018, 40(1): 147-154.
    (LIU Wu.A coupled damage and friction model for persistent fractured rocks accounting multi-scale structures[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2018, 40(1): 147-154. (in Chinese))
    [9] BANDIS S C, LUMSDEN AC, BARTON N R.Fundamentals of rock joint deformation[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 1983, 20(6): 249-268.
    [10] DORMIEUX L, KONDO D, ULM F-J.Microporomechanics[M]. New York: Wiley, 2006.
    [11] BAZANT Z P, OH B H.Efficient numerical integration on the surface of a sphere[J]. ZAMM, 1986, 66(1): 37-49.
    [12] CHEN Y F, SHENG Y Q, ZHOU C B.Strain-dependent permeability tensor for coupled M-H analysis of underground opening[C]// Proceedings of the 4th Asian Rock Mechanics Symposium. Beijing: World Scientific Publishing, 2006.
    • 相关文章
    • 施引文献(33)

  • 期刊类型引用(17)

    1. 姚贵，张志明，袁勇，禹海涛，吴彦霖. 基于振动台试验的中庭式地铁车站地震响应数值模拟. 山东理工大学学报(自然科学版). 2025(03): 57-63 . 百度学术
    2. 崔春义，许民泽，许成顺，赵经彤，刘海龙，孟坤. 考虑地震需求统计不确定性的地铁车站结构地震易损性分析. 岩土工程学报. 2025(03): 453-462 . 本站查看
    3. 张启良. 大跨度无柱平顶结构地铁车站抗震分析. 智能城市. 2025(01): 148-151 . 百度学术
    4. 侯本伟，游丹，范世杰，许成顺，钟紫蓝. 基于网络效率的城市轨道交通网络抗震韧性评估. 清华大学学报(自然科学版). 2024(03): 509-519 . 百度学术
    5. 丘志杰，龙慧，汪博豪，刘璐瑶. 相邻框架结构与地铁车站的间距比对地铁车站地震响应的影响. 南华大学学报(自然科学版). 2024(04): 26-36 . 百度学术
    6. 李维沈，李文婷，徐昊哲. 地下结构抗震性能指标限值的影响因素研究. 自然灾害学报. 2024(06): 178-191 . 百度学术
    7. 姚凡夫，杨帆，庄海洋. CFRP布加固的地铁地下车站结构中柱抗震性能研究. 震灾防御技术. 2024(04): 754-762 . 百度学术
    8. 苗晗，蒋录珍，安军海，李莎，马晓明. 叠合装配式管廊结构抗震性能水平与评价方法研究. 震灾防御技术. 2023(01): 53-64 . 百度学术
    9. 庄海洋，李晟，王伟，陈国兴. 采用不同隔震形式的双层地铁地下车站结构地震反应分析. 振动工程学报. 2023(02): 379-388 . 百度学术
    10. 白立广. 地下双层车站盖挖段主体结构施工技术. 建筑机械. 2023(08): 63-67 . 百度学术
    11. 王立新，范飞飞，汪珂，李储军，姚崇凯，甘露. 地铁车站不同减震层的减震机理及性能分析. 铁道标准设计. 2022(05): 131-139 . 百度学术
    12. 游裕鑫，邵国建，李昂，刘旭. 异跨框架式地铁地下车站结构三维非线性地震响应分析. 河南科学. 2022(04): 610-617 . 百度学术
    13. 罗永鸿，张梓鸿，许成顺，李洋. 基于Pushover分析方法的多层地铁车站地震反应研究. 震灾防御技术. 2022(01): 143-153 . 百度学术
    14. 张椿民. 地下多层地铁车站结构抗震设计对比分析. 市政技术. 2022(12): 50-58 . 百度学术
    15. 范世杰，游丹，侯本伟，许成顺. 基于网络效率的城市轨道交通网络震后性能评估. 防灾减灾工程学报. 2022(06): 1165-1173+1190 . 百度学术
    16. 陈文斌，庄海洋，李晟，陈苏. 基于柱顶隔震的3层3跨地铁地下车站结构抗震性能研究. 震灾防御技术. 2021(01): 146-156 . 百度学术
    17. 丁录董，徐军林，庄海洋，陈文斌. 预制+现浇装配式地铁地下车站结构地震反应的三维有限元分析. 世界地震工程. 2021(04): 157-166 . 百度学术

    其他类型引用(16)

    • 资源附件(0)
计量
  • 文章访问数: 
  • HTML全文浏览量:  0
  • PDF下载量: 
  • 被引次数: 33
出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-21
  • 发布日期:  2018-10-29

目录

摘要
HTML全文
    参考文献(12)
    相关文章
    施引文献
    资源附件(0)

    /

    返回文章
    返回
    版权所有 © 2010水利部交通部国家能源局南京水利科学研究院 苏ICP备05007122号-11公安联网备案号：32010602011255
    编辑部地址：南京市虎踞关34号《岩土工程学报》编辑部邮编：210024电话：025-85829534，85829556E-mail: ge@nhri.cn