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脆性岩石热学-力学耦合特性与模型研究的开题报告
开题报告
题目：脆性岩石热学-力学耦合特性与模型研究
研究背景：
脆性岩石在自然界中广泛分布，常见于地下采矿、水利工程、地质工程等领域。热学-力学耦合现象在岩石工程中具有重要的作用，如地热开发、地下储气库、核废料库等都需要考虑岩石的热学-力学耦合特性，以保证工程的安全和可持续性。因此，研究岩石的热学-力学耦合特性具有重要的理论意义和应用价值。
研究内容：
该研究将分析脆性岩石的物理和力学特性，根据热学-力学耦合的基本理论建立相应的数学模型。具体内容如下：
1.岩石的热学特性分析：分析岩石热扩散系数、导热系数、比热容等物理参数，并研究这些参数对岩石温度分布的影响。
2.岩石的力学特性分析：分析岩石的应力-应变曲线、弹性模量、泊松比等力学参数，并研究这些参数对岩石力学行为的影响。
3.岩石的热学-力学耦合模型建立：根据岩石的物理和力学特性，建立岩石的热学-力学耦合模型，研究岩石在受热作用下的变形和破坏行为。模型考虑岩石温度分布、力学参数、岩石裂隙等因素，建立热学-力学耦合方程组，并采用有限元方法进行数值求解。
4.实验验证与分析：利用岩石热学-力学耦合试验台对建立的模型进行实验验证，并分析实验结果与模型预测结果的一致性。
研究意义：
本研究旨在深入探究脆性岩石的热学-力学耦合特性和行为规律，为实际工程应用提供理论依据和技术支持。研究结果可用于指导工程设计与管理，提高工程安全性和经济性，并为岩石力学及相关学科的研究提供新思路和方法。
研究方案：
本研究计划在两年内完成，主要任务安排如下：
第一年：
1.查阅文献，了解脆性岩石的物理和力学特性，以及热学-力学耦合理论的最新进展。
2.进行脆性岩石热学和力学试验，获取岩石的物理和力学参数数据。
3.基于试验结果，建立脆性岩石的热学-力学耦合模型，并进行数值模拟。
第二年：
1.利用岩石热学-力学耦合试验台对建立的模型进行实验验证。
2.分析试验结果与模型预测结果的一致性。
3.结合理论和试验研究结果，研究脆性岩石热学-力学耦合特性与模型的应用前景。
预期成果：
1.获得脆性岩石的物理和力学参数数据。
2.建立脆性岩石的热学-力学耦合模型，并进行数值求解和实验验证。
3.提出脆性岩石的热学-力学耦合特性与模型的应用前景，为岩石工程和相关领域提供理论依据和技术支持。
参考文献：
1.马立辉,王金燕.岩石力学与工程[M].北京:冶金工业出版社,2013.
2.刘宏峰,张亿荣,马蕾.岩石热学动力学与热力学[M].北京:科学出版社,2020.
3.黄兴道,史连庆,张宏伟.岩石热力学与热工学[M].北京:冶金工业出版社,2007.
4.杨卫华.岩石力学基础[M].北京:中国建筑工业出版社,2018.