引潮力作用下饱和地质岩体的力学响应

• 作者: 万飞 刘春平 廖欣 石云 邓亮
• 来源期刊: 中国地震
• 学科: 地球科学
• 关键词: 孔隙弹性理论 饱和地质岩体 孔压 潮汐应力 引潮位 Skempton系数
• 年，卷（期）: 2009,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 386-393
• 页数: 8页
• 分类号: P315
• 字数: 5638字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-4683.2009.04.005

摘要

本文应用孔隙弹性理论,探讨了引潮力作用下饱和地质岩体的力学响应.首先通过引潮力作用下饱和岩体的自由能表达式,得到岩体孔压与应力、应力与应变之间的关系;然后从引潮力作用下饱和岩体的平衡微分方程出发,结合流-固耦合理论,分析了饱水岩体应变与引潮位之间的关系;最后推导出饱和岩体的两大力学物理量--孔压和潮汐应力(平均应力)与引潮位之间的物理关系.模型表明:饱和岩体孔压与引潮位成反比,平均潮汐应力与引潮位成正比;比例系数不仅与岩体骨架的Lame系数有关,而且与Biot模量有关.将模型应用于会理川-18井水位变化分析,估计出水位响应系数D,并以此为基础,求得岩体孔压、潮汐应力与引潮位的相关系数(A和C)及Skempton系数B.最后对比分析了耦合条件下与不考虑耦合时得到的各参数之间的差异,分析表明:对饱和地质岩体而言,应力、孔压对引潮力的响应是流-固耦合作用的产物;研究其力学响应时必须充分考虑耦合效应.模型的建立,为研究引潮力作用下井-承压含水层系统力学、水动力学、与地震有关的断层力学以及引潮力触发机制的定量研究提供了基础.