孔隙含水岩石中地下结构的水力荷载
随埋深的增大,高压孔隙水破坏岩石地下结构衬砌的问题日益凸显。为建立含水岩层中地下结构衬砌的设计理论,采用解析分析、数值模拟、物理模拟和现场实测相结合的方法,研究孔隙含水岩层中地下结构的水力荷载,成果如下。
首先,研究了孔隙水压对岩石力学参数的影响。通过理论分析,发现了孔隙水压影响岩石的弹性模量、泊松比和侧压力系数的机制:孔隙水压的变化引起孔隙的扩张或收缩,影响孔隙的变形刚度,进而影响弹性模量、泊松比和侧压力系数;建立了理论分析模型,获得了弹性模量、泊松比和侧压力系数随孔隙水压等因素变化的解析解;建立了岩石细观随机孔隙数值计算模型,通过大量数值计算掌握了孔隙率、孔隙水压力等因素对岩石等效弹性模量、等效泊松比和静止侧压力系数的影响规律。
研究表明,等效弹性模量、等效泊松比和静止侧压力系数均随孔隙水压力增加而线性增大。其次,研究了孔隙水压引起的地下结构水力荷载。
揭示了孔隙含水岩石中地下结构水力荷载的形成机理:类同于围岩热胀冷缩引起的结构荷载,孔隙水压变化致胀或致缩围岩孔隙,进而引起地下结构荷载变化;基于水压致胀机理,建立了孔隙含水围岩与地下结构相互作用力学 ...