文档介绍：西安理工大学
博士学位论文
大型低温液化天然气(LNG)地下储气库裂隙围岩的热力耦合断
裂损伤分析研究
姓名:徐彬
申请学位级别:博士
专业:岩土工程
指导教师:李宁
20080401
名:纷杜专大型低温液化天然气叵麓⑵饬严段а的热力耦合断裂损伤分析研究专业:岩土工程作者:徐彬指导教师:李宁教授摘要答辩日期:.签名:攵缘叵麓⑵夤こ蹋ǔ雎队诙幢诘闹髁严逗投幢诟浇闯雎兜牡チ严都蚧温度边界类型、不同降温强度、不同降温速度、不同裂隙面与洞壁夹角等对温度降低过程中裂尖应力强度因子的影响进行了系统的数值试验和分析,探索降温对裂隙扩展的机理。并忽略冰在裂隙壁面的冻结强度,基于几何损伤理论和断裂损伤力学理论建立了复杂应力低温叵麓娲⑹歉鞴茉创娲⒉豢杀苊獾姆⒄,目前还没有成功的工程实例。国内外已有学者对岩石在低温下的性状和热力学性质和变化规律、低温地下储气库的建库进行了一些探索性研究。本文为了研究低温叵麓⑵饬严段а以诙结过程中的响应,首先在此基础上系统分析了降温和低温冻结对岩石嗫捉橹和裂隙岩体伟芝隙介质挠跋旌妥饔没恚缓蠼姨灏凑樟严督橹士悸牵⒘说臀翷地下储气库裂隙围岩的热力祸合断裂损伤分析方法,得到了冻结过程中特殊条件下的储库围岩应力场特征和稳定性态,对低温地下储气库的设计、施工和运营管理提供了科学依据。主一个带边缘裂纹和一个内置穿透裂纹的半无限板分析模型,从不同岩石热力学性质、不同但莸鼻肮噬献钚绿岢龅牡臀翷地下储气库建库的概念模型,将其分成两个阶段:从排水到开挖施工再到使围岩足够冷却停止排水前为第一阶段;从开始停止排水到低温叵麓⑵饬严段а业娜攘︸詈隙狭阉鹕朔治龇椒ā谝唤锥危谖а铱J祭淙词钡姆潜ズ土严堆姨逯校偕杷岜蟛徊痴停状态下的裂隙扩展模型,基于本文裂隙壁面接触面积与裂隙壁面总面积之比等于传压系数的定义,根据初始裂隙以及扩展后裂隙几何分布状况和采用接触传热的热阻理论建立了裂隙岩体的导热模型,并以传压系数为纽带建立了裂隙岩体应力和温度传导的耦合关系,进要内容和创新性成果如下:地下水向冷却的岩体中渗透形成冰冻圈长期运营为第二阶段。针对不同的阶段分别提出了
而提出了温度降低过程中地应力和温度热力相互作用的裂隙岩体热力耦合断裂损伤模型。开发瞬态各向异性温度场、温度应力有限元程序及热力耦合的损伤分析有限元程序,并用该程序分析了宏观工程裂隙岩体在温度降低过程中在热应力和地应力共同诙锥危V古潘叵滤簧仙⒅鸾ド傅揭牙淙吹牧严堆姨逯薪岜成一个冰冻圈后,水分迁移到夹冰的裂隙内冻结膨胀后将导致裂隙进一步扩展。本文假设该阶段温度稳定,在模型基础上建立了一个冻结过程中裂隙冻胀断裂扩展的理论模型,将模型中没有考虑的上覆岩体自重赜α对裂隙扩展的抑制作用和地下水压力对裂隙扩展的促进作用考虑进去,使之满足地下储气库冰冻圈形成后的工作条件,最后用该裂隙冻胀断裂扩展模型分析地下储气库长期运营下水分不断迁移到夹冰的裂隙面结冰冻胀导致裂隙的进一步扩展,就埋深、温度梯度、壁面温度、侧压力系数、裂隙初始长度和裂隙倾角等外部因素对裂隙扩展影响进行了分析。关键词:低温液化天然气叵麓⑵猓辰幔严叮严堆姨澹狭阉鹕耍哟ゴ热,有限元,热力耦合,水分迁移利用作用下的断裂损伤。西安理工大学博士学位论文
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论文作者签名:鲻导师签名:论文作者签名:主丝垒卧露呷毡硼∥。本人已通过论文的答辩,彳月哆日秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明:本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所研究的工作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。本论文及其相关资料若有不实之处,由本人承担一切相关责任本人并已经在西安理工大学申请博士/.硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者,同意授权西安理工大学拥有学位论文的部分使用权,即:已获学位的研究生按学校规定提交印刷版和电子版学位论文,学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索:为教学和科研目的,学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。本人学位论文全部或部分内容的公布ǹ授权西安理工大学研究生部办C艿难宦畚脑诮饷芎螅视帽臼谌ㄋ得理。
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