热--力耦合作用下砂岩力学特性的温度效应及岩爆判据研究的任务书.docx

热--力耦合作用下砂岩力学特性的温度效应及岩爆判据研究的任务书
任务书
一、任务背景
热力耦合作用是指在砂岩岩体中，温度场和应力场的相互作用所导致的间接或直接的相互影响效应。热--力耦合作用对砂岩力学特性和稳定性的影响是研究的热点之一，本次研究任务着重考察了温度场对砂岩力学特性的影响及其在岩爆判据中的应用。
二、研究目标
1.探究不同温度条件下砂岩的力学特性变化规律，包括抗压强度、剪切强度、弹性模量等。
2.研究温度场和应力场相互作用下的岩石失稳机理和弹性耗散特性。
3.建立砂岩温度-判据耦合模型，并应用于岩爆危险性评估。
三、研究内容
1.研究不同温度条件下砂岩的力学特性变化规律。通过采用室内试验，对不同温度下的砂岩试样进行抗压和剪切试验，获得不同温度下的砂岩力学参数和强度指标。并结合热物性学理论，探究温度场对岩石强度和稳定性的影响机理，从理论上分析温度-力耦合作用的机制。
2.研究温度场和应力场相互作用下的岩石失稳机理和弹性耗散特性。这里将采取数值模拟的方法，利用ABAQUS等计算软件，对不同温度下的砂岩进行三维有限元分析（FEA），模拟不同温度、应力条件下的砂岩的变形、破坏和失稳情况。并以弹性波吸收和分散能量的能力为切入点，探究温度和应力场相互作用下的砂岩稳定性变化及其过程。
3.建立砂岩温度-判据耦合模型，并应用于岩爆危险性评估。将以上研究结果作为基础，结合已有的岩爆判据，建立基于温度-判据耦合的砂岩岩爆危险性评估模型。并以某实际矿山为例，进行模型验证并提出有效的岩爆防治措施。
四、研究成果
1.研究该砂岩在不同温度条件下的力学特性变化规律、强度特征及其与温度之间的关系。
2.建立考虑温度-力耦合作用的砂岩失稳机理和弹性耗散特性模型，通过数值模拟定量分析砂岩稳定性变化及其过程。
3.建立砂岩温度--判据耦合模型并进行实例验证，并在此基础上提出有效的岩爆防治措施。
五、工作计划
1.前期调研、文献阅读和模型准备（2个月）。
2.室内实验和数值模拟（6个月）。
3.数据分析、结果整理和撰写论文（4个月）。
4.论文修改、完善及答辩（2个月）。
六、参考文献
1.朱立峰.基于数值模拟的差异膨胀砂岩力学特性研究[D].南昌大学,2013.
2.张伟,蔡礼光,韩富强.地层温度、压力对应力分布的影响研究.天然气勘探与开发,2006,29(5):19-23.
3.贺建红,吴菲.温度—力耦合作用下介质的弹性吸收性能研究.物理学报,2013,62(13):130702.
4.邹文航,张志伟,薛岩峰,等.热力耦合作用下岩石破裂过程的差异[J].岩土工程学报,2020,42(6):991-998.
5.王亚强.岩石的温度、湿度、载荷的耦合作用及矿区岩爆预测研究[D].大连理工大学,2014.