核废料贮存裂隙岩体水热耦合 迁移及其与应力的耦合分析

摘要：

核废料深层地质贮存的安全性分析，一个重要指标就是要充分体现在贮库裂隙围岩介质中地下水流动、附加应力和热载耦合作用下的岩体性能稳定。为了达到这一耦合过程对岩体行为的全面理解，试从各自耦合过程特征出发，把裂隙岩体视为等效连续介质，对裂隙岩体介质THM耦合参数特性进行分析，从而建立描述裂隙岩体介质THM耦合的数学模型。概括起来，从以下几方面来完成这项研究。在裂隙岩体力学模型方面，利用O′Connell建立的干(或饱和水)裂隙岩体等效弹性模量与岩石模量的关系式，并由式中的裂隙密度概念意义，建立了温度作用下的裂隙密度与Oda提出的裂隙张量之间的关系式。在裂隙岩体渗透模型方面，利用Oda提出的描述裂隙岩体渗透特性的附加裂隙张量，并以裂隙结构面的开度、岩体裂隙数(包括受温度影响开通裂隙数)、裂隙连通率、附加应力、剪切膨胀和化学成份为研究对象，建立了具有THM耦合特性的渗流系数张量。在理论分析方面，建立了THM三方面满足的本构方程式和描述核废料贮库裂隙岩体介质热-液-力耗散过程的定解方程。在实验基础上，给出了温度、饱和水下的单裂隙岩体应力-应变、抗压强度回归拟合关系表达式以及岩体裂隙结构面的温度-应力-水力耦合本构关系式。在数值分析方面，利用加权残数法理论，导出了求解所建立的THM耦合数学模型的有限元计算公式，并编制了二维有限元计算程序。用BMT1问题的算例，获得了较满意的计算结果，从而显示了其数值模拟的成功性。

关键词：热-液-力耦合模型、裂隙岩体力学特性、裂隙岩体渗透特性、裂隙结构面、等效连续介质THERMO-HYDRO-MECHANICAL COUPLING ANALYSIS ON FRACTURED ROCK MASS SURROUNDING NUCLEAR WASTE REPOSITORIESLiu Yachen(Institute of Rock and Soil Mechanics

所属期刊栏目：20

分类号：O3(力学)

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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