岩体位移场分布分析

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：在压水孔内7.0MPa水压力和岩体内较高孔隙压力的持续作用下，岩体内产生了较大的水平位移。由图11.7可知，铅直Z向位移关于压水孔中心水平面对称分布。Z向最大铅直位移值出现在距离孔壁1.0m左右的上、下方岩体内，最大X向位移接近1.0mm。图11.8和图11.9分别为压水孔在降压结束后岩体纵向截面和铅直横截面上的位移等值线图。Y向最大位移值出现在压水孔两端的断层影响带以外3.0m附近的裂隙岩体中，其值在0.2mm左右。

图11.6为压水孔压力升压到最大值并稳压60min时压水孔中心水平纵向截面和铅直横截面上的位移等值线图。在压水孔内7.0MPa水压力和岩体内较高孔隙压力的持续作用下，岩体内产生了较大的水平位移。由于岩体对称性，压水孔纵向截面上的水平X向位移呈对称分布。在试验过程中，压水压力最大值达到了7.8MPa，并维持了接近20min，故最大X向位移值出现在距离孔壁1.0m左右的岩体内，最大X向位移达1.3mm。同样，压水孔纵向截面上的水平Y向位移也关于压水孔轴心线呈对称分布。Y向最大位移值出现在压水孔两端的断层影响带附近的裂隙岩体中，最大Y向位移约0.6mm。水平Y向位移以压水段的中心为分界面。由于岩体内孔隙压力的平衡作用，在分界面上，岩体Y向的位移为零。分界面两侧岩体内孔隙压力梯度作用方向相反，因此位移方向相反。

图11.7为稳压60min时压水孔铅直截面上的位移等值分布。由图11.7可知，铅直Z向位移关于压水孔中心水平面对称分布。Z向最大铅直位移值出现在距离孔壁1.0m左右的上、下方岩体内，最大X向位移接近1.0mm。

渗流场引起岩体发生较大的位移量（＞0.1mm）的范围约13m，渗流场引起岩体产生显著变形（0.01mm）的影响范围为35m。

图11.8和图11.9分别为压水孔在降压结束后岩体纵向截面和铅直横截面上的位移等值线图。

压水孔内的水压卸压后，由于岩体中仍然存在一定水压力梯度，导致岩体内仍存在部分变形。由于岩体性质的对称性，压水孔附近岩体纵向截面和铅直截面上的位移均对称分布。X向最大位移值出现在距离孔壁6.0m左右的岩体内，其值为0.2mm。Y向最大位移值出现在压水孔两端的断层影响带以外3.0m附近的裂隙岩体中，其值在0.2mm左右。水平Y向位移仍以压水段的中心为分界面。Z向最大位移值出现在距离孔壁6.0m左右的上、下部位的岩体内，其值为0.2mm。

由于耦合计算中力学模型采用线弹性模型，加之压水孔停止压水后，测点变形并未立即消失，而是随时间的变化逐渐减少。因此，可以判断钻孔内水压卸压后岩体内继续存在的变形并非完全是塑性残余变形，而主要是岩体孔隙压力变化引起的岩体变形。这种现象只有流固耦合理论才能模拟和解释，单纯的力学计算不能得到类似的结果。

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