摘要：借助有限差分软件FLAC3D,依托太原地铁2号线双塔西街—大南门站下穿迎泽湖区段盾构隧道工程,基于流-固耦合理论分别建立5,10,20,30 m湖水深度下该区段隧道流-固耦合三维计算模型,对比分析4种湖水深度下盾构隧道开挖过程中地表的沉降量、围岩渗透性和管片内力分布。结果表明:盾构隧道地表沉降量及水平位移随湖水深度的增大而增大;各工况下隧道周围的孔隙水压力随着盾构隧道的开挖而显著减小,水力坡降在隧道拱顶、拱腰两侧明显增大,致使隧道拱顶、拱腰两侧极易发生涌水事故;流-固耦合作用下,盾构管片内力与水头压力呈正相关性,盾构隧道管片配筋设计中应考虑上覆水体水头压力对其产生的显著影响。

摘要：为探明水温变化对花岗岩热冲击过程的影响,基于热冲击传热理论,设计并进行不同热源温度下的恒温对流加热试验,通过理论推导及数据分析,获得如下结论:(1)高温花岗岩在处于常温未沸腾状态的水中热冲击冷却时,温度梯度和热冲击破裂程度随着水温的增大而减小;在沸水中热冲击冷却时,温度梯度和热冲击破裂程度显著大于在常温未沸腾水中热冲击时。(2)试验证明沸水的对流换热系数比常温未沸腾水大一个数量级以上。高温花岗岩在0℃~100℃范围的水中热冲击冷却时,由于沸腾导致的对流换热系数剧变对热冲击的影响显著大于热冲击温度差和岩石材料导热系数造成的影响;(3)在实际工程中,通过改变流体介质的对流换热系数,而非改变材料导热系数和温度差,来增强或避免热冲击破裂现象,是更加经济、节能、有效的方法。研究成果为花岗岩热冲击破裂的精细刻画做出贡献,同时为涉及热冲击破裂的实际工程提供指导。

摘要：青海共和盆地花岗岩高温热损伤力学特性的研究,对于青海共和干热岩地热示范工程的顺利实施具有重要意义,可为干热岩钻井工程、人工热储的设计与施工提供有关岩石热损伤力学参数。采用宏观力学试验方法,结合显微CT扫描,对取自青海共和盆地的花岗岩热损伤的抗压强度、抗剪强度、抗拉强度,以及高温状态花岗岩试件自然冷却降温、裂隙生成进行研究。在试验测得高温热损伤花岗岩的抗压强度、弹性模量、抗剪强度、抗拉强度数据基础上,拟合获得抗压强度、弹性模量、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角随温度变化的经验公式,建立热作用下花岗岩剪切破坏强度准则。同时揭示了温度对青海共和盆地花岗岩脆性-延性转变的影响,发现温度在500℃~600℃时,延性特征表现突出;降温速率与花岗岩的热破裂裂隙密度密切相关,花岗岩在空气中自然冷却过程中,前400 s降温速率最大,形成的温度梯度也最大,特别是前150 s,热破裂最剧烈。研究结果可为我国干热岩的开发与利用提供理论依据与技术支持,丰富和发展高温岩石力学理论。