渗透压-应力作用下岩体翼形裂纹模型与数值验证

摘要：

考虑翼形裂纹内渗透压和主裂纹连通部分渗透压对翼形裂纹尖端应力强度因子的影响,建立渗透压一应力作用下岩体压剪翼形裂纹模型,该模型引入翼形裂纹的折算长度leq,将翼形裂纹尖端的应力强度因子KI视为远场应力作用下平直孤立翼形裂纹产生的应力强度因子K(1)I和等效主裂纹(主裂纹和折算翼形裂纹对组成)产生的应力强度因子K(2)I之和.针对不同的侧压系数和裂纹渗透压,建立渗透压一应力作用下翼形裂纹有限元分析模型,得出:在高渗透压作用下,随翼形裂纹扩展,翼形裂纹尖端拉应力集中区逐渐增大;侧向拉应力和高渗透压是导致翼形裂纹不稳定扩展的主要因素.通过理论模型和有限元分析对比发现:除翼形裂纹很短的情况外,考虑裂隙渗透压时翼形裂纹理论模型得到的应力强度因子普遍较小,而不考虑渗压时模型解和有限元解误差较少,可以认为理论模型得到的翼裂尖端无量纲应力强度因子与翼形等效裂纹长度关系曲线在走向和量值与有限元解基本上是吻合的.渗透压-应力作用下翼形裂纹模型的建立可为水力劈裂研究和矿井岩溶突水力学机理研究提供理论参考.

关键词：岩石力学、翼形裂纹、渗透压、数值验证、有限元

所属期刊栏目：27

分类号：TU452(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973项目2007CB209400;国家自然科学基金项目50974059;湖南省高校科技创新团队支持计划项目

在线出版日期：2011-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：370-376