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国际标准刊号：ISSN 1000-582X
国内统一刊号：CN 50-1044/N
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| 热-水-力耦合作用下裂隙砂岩渗流和破坏特性研究 |
| 投稿时间：2024-03-04 修订日期：2024-03-12 |
| 关键词:热-水-力耦合 裂隙粗糙度 单裂隙砂岩 渗透率 破坏特征 |
| 基金项目:国家自然科学基金（52374079）;国家自然科学基金青年科学基金项目（52104076） |
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| 摘要: |
| 研究热-水-力耦合作用下粗糙裂隙岩体渗流和破坏特性对探究水热型高地温隧道施工期温度场分布具有重要意义。通过室内热-水-力耦合三轴加荷试验和多物理场耦合数值模拟,分析不同初始岩温(25 ℃、50 ℃、75 ℃)和裂隙粗糙度(JRC)影响下砂岩的破坏模式及渗流传热特征。主要结论如下:(1)在热-水-力耦合作用下,完整和裂隙砂岩的应力应变曲线变化规律和破坏模式基本相同,应力应变曲线经历初始压密阶段、弹性变形阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹迅速扩展阶段以及峰后应力五个阶段,且渗透率-应变曲线变化规律与应力-应变曲线规律相呼应。(2)预制裂隙的存在使砂岩的峰值强度降低了约7%,峰后应力阶段随JRC值的增加而减小,岩样由延性破坏转变为脆性破坏,而破裂面角度随JRC值的增加而增加,且粗糙裂隙试样易从正弦曲线极值点产生剪切破坏。(3)裂隙试样的渗透率在加载初期先降低到最小值,经历两阶段增长后渗透率达到最大值,前增长阶段主要渗流路径为岩石基质及预制裂隙,后增长阶段是预制裂隙及衍生的细-宏观裂纹进一步拓宽了渗流通道,后阶段渗透率增速约是前阶段的3倍。(4)在此温况下,温度升高对渗透率初始值和最小值影响显著,对试样强度特性影响较小。 |
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