粘土岩饱和-非饱和渗流机理研究

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1、第23卷第21期岩石力学与工程学报23(21)：3689～36942004年11月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringNov.，2004*粘土岩饱和-非饱和渗流机理研究12111，34陈卫忠邵建富杨春和李飞李术才苏坤12(中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室武汉430071)(里尔科技大学国家科研中心力学实验室里尔59450)34(山东大学岩土与结构工程中心济南250061)(法国国家核废料管理局巴黎91120)摘要非饱和渗流、应力耦合行为是影响粘土类工程岩体的强度和稳定性的重要因素。基于粘土岩实验室非饱和渗流试验

2、的结果，应用塑性应变硬化的非饱和渗流、应力耦合模型，研究在隧道开挖、混凝土衬砌支护和通风的过程中围岩干缩和膨胀的力学机理，得到了围岩内渗流的初始饱和→非饱和→近饱和过程，研究成果对解释工程现场的泥化、崩解机理具有重要的理论和实践意义。关键词岩土力学，粘土岩，非饱和渗流，损伤，本构模型，数值模拟分类号TU452，O357.3文献标识码A文章编号1000-6915(2004)21-3689-06RESEARCHONSATURATEDANDUNSATURATEDFLOWMECHANISMOFCLAYSTONE12111，34ChenWeizhong，ShaoJianfu，Yang

3、Chunhe，LiFei，LiShucai，SuKun1(KeyLaboratoryofRockandSoilMechanics，InstituteofRockandSoilMechanics，TheChineseAcademyofSciences，Wuhan430071China)2(LML，LilleUniversityofScienceandTechnology，Lille59450France)3(GeotechnicalandStructuralEngineeringResearchCenter，ShandongUniversity，Jinan250061Chin

4、a)4(AgenceNationalepourlagestiondesDechetsRadioactifs，Paris91120France)AbstractCoupledunsaturatedflowinclaystonehashigheffectonstrengthandstabilityofundergroundengineering.Basedonexperimentalresultsofunsaturatedflowinclaystone，mechanicalandunsaturatedflowcoupledconstitutivemodelisappliedto

5、simulatetheshrinkageandswellingphenomenainclaystonetunnelduringexcavation，concretesupportandventilationprocesses.Thewholeflowprocessinclaystonefromstateofsaturatedtodesaturatedstateandthentoresaturatedstateisobtainedfromthenumericalresults.Theachievementsarequiteusefultoexplaintheargilliza

6、tionandcollapsemechanisminpractice，andhavegreattheoreticalandpracticalsignificance.Keywordsrockandsoilmechanics，claystone，unsaturatedflow，damage，constitutivemodel，numericalsimulation施工中常碰到粘土岩、泥岩、页岩的泥化或崩解问1引言题。特别是葛洲坝坝基开挖过程中，不断揭露出粘土岩层中央有厚薄不等、延伸范围较广的柔软似泥随着我国一大批水利水电工程、矿山工程和交的夹层——泥化夹层，其强度远低于未泥化

7、的粘土通工程等国家重点工程的开工建设，工程的设计和岩。它们的存在及其演化规律对坝基稳定性的影响2003年12月24日收到初稿，2004年2月13日收到修改稿。*国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412704)及国家自然科学基金(50379052)资助课题。作者陈卫忠简介：男，36岁，1990年毕业于山东科技大学采矿系，现任研究员、博士生导师，主要从事岩土工程方面的研究工作。E-mail：wzchen@whrsm.ac.cn。•3690•岩石力学与工程学报2004年无疑是十分重要的，因此，对粘土类岩