为研究传热、水流和力学等参数的横观各向同性耦合效应，采用FLAC3D软件对该地下岩石实验室中的黏土岩的热流固耦合效应进行了数值仿真模拟。图12.3热-流-固耦合关系图温度改变引起的有效应力通过改变计算模型的应变量来实现；孔隙压力对有效应力的影响由太沙基有效应力原理来计算。计算采用的黏土岩热-流-固耦合关系见图12.3。......
2023-06-28
耦合模型和非耦合模型的计算成果对比分析
【摘要】：图11.11降压结束时水平截面主应力等值线图表11.2耦合非耦合模型计算应力和位移特征值（最大值）比较高压压水引起岩体发生较大位移量的范围约为3.0m，远远小于渗流应力耦合作用模型条件下13m的范围。图11.12为试验区特征铅直剖面上的第三有效主应力等值分布图。由图11.12可知，按流固耦合模型计算得到的应力场分布形态与非耦合模型计算得到的应力场分布形态有显著的差别。
表11.2为试验区岩体采用耦合与非耦合模型计算得到的应力和位移特征值（最大值）比较表。
不考虑流固耦合效应情况下，在压水孔孔壁上施加7.8MPa的压力时，计算成果显示仅在压水孔附近较小范围内的岩体中产生了的较大水平位移变形。岩体最大X向位移为0.6mm，较耦合模型计算成果减少了0.7mm，最大值出现在F15-1和F15-2的断层岩体孔壁上。最大Y位移值为0.012mm，较耦合模型计算成果减少0.588mm，最大值出现在F15-1断层外侧影响带岩体的压水孔孔壁上。
图11.11 降压结束时水平截面主应力等值线图（单位：MPa）
表11.2 耦合非耦合模型计算应力和位移特征值（最大值）比较
高压压水引起岩体发生较大位移量（＞0.01mm）的范围约为3.0m，远远小于渗流应力耦合作用模型条件下13m的范围。
受压水孔上分布荷载影响，非耦合计算模型中压水段上的第一主应力（总应力）比没有压水状态下的应力值有所降低。钻孔壁上断层部位第一主应力由-9.0MPa降低到-4.4MPa；第三主应力由-4.2MPa降低到-2.5MPa。压水引起的应力扰动区范围与变形分布相对应，也在3.0m左右，耦合计算模型为15m左右。
图11.12为试验区特征铅直剖面上的第三有效主应力等值分布图。由图11.12可知，按流固耦合模型计算得到的应力场分布形态与非耦合模型计算得到的应力场分布形态有显著的差别。
图11.12 第三有效主应力等值图（单位：MPa）
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