含饱和水封闭孔洞岩石单元的弹塑性应力及变形研究
王东岳1，戚承志1*，卢春生2，李凯锐1，郑 栋1，秦佳秋1
(1. 北京建筑大学 土木与交通工程学院，北京 100044; 2. 澳大利亚科廷大学 土木与机械工程学院，西澳大利亚州 珀斯 6845)
摘 要： 水的存在会对岩体的力学性质及稳定性产生劣化作用。在地下工程建设过程中，由于不均匀荷载的作用，岩石内的孔洞水常常因受压排水困难而产生封闭孔洞水压力，但是该问题还没有得到研究。为研究封闭孔洞岩石中孔洞水压力对岩石应力及变形的影响，利用弹塑性力学厚壁圆筒理论，以含不可压缩饱和水的圆环形岩石单元为基本模型，推导了该岩石单元在均布荷载作用下的应力应变分布公式及孔洞水压力随半径变化的关系式，确定了封闭孔洞内壁位移限定情况下孔洞水压力的大小。其次，利用屈雷斯卡准则确定了外部压力一定条件下塑性区半径R与孔洞内径a的关系，并推导了该模型的塑性区半径及位移的表达式。最后建立了考虑孔洞水力压裂的ABAQUS有限元模型，获得了岩石单元在水力裂缝贯穿后环向应力的变化趋势。
关键词： 弹塑性分析; 孔洞水压; 水力压裂; 水-岩作用; 损伤半径
基金项目： 国家自然科学基金重点项目(52438007);国家自然科学基金面上项目(12172036);北京建筑大学头雁项目(X24029)
引文格式： 王东岳，戚承志，卢春生，等. 含饱和水封闭孔洞岩石单元的弹塑性应力及变形研究[J]. 市政技术，2025，43(1)：119-127. (WANG D Y，QI C Z，LU C S，et al. Study on elastic-plastic stress and deformation of rock element with closed holes containing saturated water[J]. Journal of municipal technology，2025，43(1)：119-127.)