闫寿庆,王国徽,赵宇,聂长波,杨逾

• 1:扎赉诺尔煤业有限责任公司
• 2:辽宁工程技术大学

摘要(Abstract)：

自然界中的裂隙岩体常与裂隙水形成耦合作用，对岩体工程的长期稳定性产生严重影响。为分析富水环境下裂隙砂岩的蠕变损伤特征，对预制裂隙砂岩开展流固耦合蠕变试验，并基于颗粒流基本原理构建PSC-CFD流固耦合蠕变模型。利用PSC-CFD模型开展流固耦合数值模拟，进一步分析了裂隙岩体流固耦合作用下裂纹的扩展规律，提出蠕变损伤的定量评价方法。研究结果表明，随着渗透水压的增加，裂隙岩体的蠕变特征越来越明显，随着裂隙倾角的增加，裂隙岩体损伤破坏特征出现先增后减的趋势；PSC-CFD模型对衰减速率β_1、β_2为及拉伸强度σ_a尤为敏感，平行黏结断裂时间主要受三者控制；岩体损伤变量随渗透压力的增加而逐渐减小，随裂隙倾角的增加出现先增后减的趋势，当裂隙倾角为30°左右时达到最小值。研究成果可为岩体工程大变形机理分析及长期稳定性控制提供一定的理论依据及参考。

关键词(KeyWords)： 岩体力学性质试验;裂隙岩体;流固耦合;蠕变;损伤变量;颗粒流

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家重点研发计划资助项目（2018YFC0604705）;; 国家自然科学基金资助项目（51774167）;; 辽宁省重点实验室资助项目（LJZS002）

作者(Author): 闫寿庆,王国徽,赵宇,聂长波,杨逾

参考文献(References)：

• [1]杨超，许轩，王乐华，等.不同特征应力区间单裂隙砂岩与完整岩石蠕变特性的相关关系[J].岩石力学与工程学报，2022,41(7):1347-1357.
• [2]刘洪磊，宋旭，牛雷雷，等.不同含水状态砂岩分级加载蠕变变形特性研究[J].金属矿山，2021(11):25-32.
• [3]杨秀荣，姜谙男，江宗斌.含水状态下软岩蠕变试验及损伤模型研究[J].岩土力学，2018,39(S1):167-174.
• [4]陈陆望，李圣杰，陈逸飞，等.岩石含水蠕变损伤模型的开发与应用[J].固体力学学报，2018,39(6):642-651.
• [5]骆祚森，朱作祥，苏卿，等.基于平行黏结模型的水-岩作用下砂岩蠕变模拟及损伤机制研究[J].岩土力学，2023,44(8):2445-2457.
• [6]孙治国，鲁海涛.水-岩化学腐蚀损伤作用下红砂岩蠕变特性试验研究[J].金属矿山，2021(4):83-89.
• [7]李安润，邓辉，王小雪，等.饱水-失水循环条件下红层泥岩蠕变特性及本构模型研究[J].工程地质学报，2021,29(3):843-850.
• [8]姚强岭，朱柳，黄庆享，等.含水率对细粒长石岩屑砂岩蠕变特征影响试验研究[J].采矿与安全工程学报，2019,36(5):1034-1042,1051.
• [9]吕洪淼，林晓楠.水岩耦合作用下岩石黏弹塑性分析及屈服准则研究[J].煤炭科学技术，2018,46(12):107-112.
• [10]王贝，马永祥，黄康，等.鸳鸯湖矿区2号煤层顶板岩性及物理力学性质关系研究[J].中国煤炭地质，2023,35(8):7-10,37.
• [11]秦哲，付厚利，程卫民，等.水岩作用下露天坑边坡岩石蠕变试验分析[J].长江科学院院报，2017,34(3):85-89.
• [12]李聪，张新宙，吴亮亮，等.裂隙岩体冻胀力演化解析模型与裂纹亚临界扩展分析[J].岩石力学与工程学报，2024(S1):3439-3449.
• [13]邹孔毅，毛权生，王恒，等.冻融作用下不同裂隙形态岩体损伤特性研究[J].现代矿业，2023,39(12):124-127,132.
• [14]黄勇，田绍华，周麟桐.基于GM模型的岩体透水率预测[J].河南科学，2021,39(2):297-302.
• [15]梁秋惠，张保良，于海锋.预制不同位置裂隙岩体在单轴加载过程的PFC2D数值模拟[J].建筑结构，2023,53(S2):2383-2388.
• [16]罗沙，朱珍德，石崇.裂隙岩体边坡开挖卸荷稳定性离散元数值模拟研究[J].河南科学，2022,40(12):1919-1926.
• [17]刘婷婷，向昌，张超，等.二维静载作用下含正交型交叉裂隙岩体动态力学特性研究[J].岩石力学与工程学报，2024(2):371-384.
• [18]白杰，袁超.裂隙几何特征对岩体力学特性的模拟试验研究[J].煤矿安全，2023,54(7):188-195.
• [19]丁新宇，万文，李祥等.含N型裂隙类岩石材料破坏特征研究[J].地下空间与工程学报，2023,19(S2):640-648.
• [20]YOON J S,ZANG A,STEPHANSSON O. Simulating fracture and friction of Aue granite under confined asymmetric compressive test using clumped particle model[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2012;49:68-83.
• [21]NAKASHIMA S,SAKAMOTO T,SHIMIZU N. Effect of element surface roughness on brittle failure in hard rocks by DEM simulation[C]. ISRM International Symoposium on Rock Mechanics and Rock Engineering-From the Past to the Future. Cappadocia,TURKEY:Crc Press-Balkema,2016,319-24.
• [22]JIN A B,SUN H,MA G W,et al. A study on the draw laws of caved ore and rock using the discrete element method[J]. Computers and Geotechnics. 2016,80:59-70.
• [23]CHEN D X,WANG L G,SUN C,et al. Particle flow study on the microscale effects and damage evolution of sandstone creep[J].Computers and Geotechnics,2023,161.
• [24]POTYONDY D O. Simulating stress corrosion with a bondedparticle model for rock[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2007,44(5):677-691.
• [25]胡训健，卞康，刘建，等.细观结构的非均质性对花岗岩蠕变特性影响的离散元模拟研究[J].岩石力学与工程学报，2019,38(10):2069-2083.