随着信息技术的飞速发展,大数据已经广泛应用于科学研究的各个领域,地质工程亦不例外。在地下工程中,BoomClay泥岩作为一种特殊的岩土介质,其力学特性、渗透性以及在各种工况下的行为对工程的安全性具有决定性影响。本文将探讨基于大数据和算法,在BoomClay泥岩的渗流应力损伤耦合流变模型参数反演与工程应用方面的研究进展。
研究首先从泥岩的力学特性分析入手,建立了考虑最大拉应力准则的修正Mohr-Coulomb模型,这个模型对泥岩在不同应力状态下的破坏行为进行了描述。在此基础上,研究者进一步将损伤概念引入模型中,以更准确地模拟泥岩在实际工程中的弹塑性变形行为。通过引入损伤势函数,本研究工作构建了一个反映泥岩弹塑性损伤本构关系的模型,为后续的研究奠定了基础。
而在参数反演方面,研究工作采用了拉丁超立方抽样和Nelder-Mead法,这是一种高效率的优化方法,用于识别模型参数,使之能够更好地符合实际观测数据。研究人员编制了优化反演分析程序,该程序能够自动调整模型参数,使模型预测结果与实际测量结果之间的偏差最小化,从而实现对泥岩力学参数的精确反演。
在渗流场分析上,本研究建立了一个基于渗流场反演模型,以描述泥岩渗透性的演化规律。渗透性是评价泥岩作为地下储存介质潜力的重要指标,它决定了流体在泥岩中的流动行为。通过有限元优化法,研究人员反演了泥岩渗透系数和渗透性演化方程中的待定参数,为理解泥岩的渗透特性提供了新的理论基础。
泥岩的损伤演化研究亦是本研究的一个重点。本研究工作提出了一个泥岩损伤演化方程,用以描述泥岩在各种工况下的损伤积累过程。结合损伤概念,建立了描述岩体破坏过程的渗流-应力-损伤耦合模型,揭示了泥岩在复杂应力状态和流体作用下的破坏机制。
此外,在蠕变损伤研究中,本工作建立了一个基于Mohr-Coulomb准则的蠕变势,并考虑了渗流-应力-损伤的耦合作用,提出了一个非线性蠕变损伤本构模型。该模型可以描述泥岩在长期内随时间发展的蠕变行为。同时,研究者还开发了UMAT蠕变本构程序,利用显式积分算法,为模拟泥岩的蠕变特性提供了实用工具。
本文研究工作的成果不仅在于理论模型的建立,还包括了采用数值模拟方法对储库围岩孔隙压力分布规律、开挖扰动区损伤演化过程及渗透性演化规律进行研究。这一研究为评价围岩的稳定性提供了科学依据,并能够预测试验巷道的长期稳定性。
本文通过大数据和算法的结合,在BoomClay泥岩渗流应力损伤耦合流变模型参数反演与工程应用方面做出了重要贡献。本文提出的方法不仅能够帮助工程师深入理解泥岩的力学行为和渗透特性,还为未来地下工程设计和安全性评估提供了新的视角和工具。随着研究的不断深入,我们有理由相信,借助大数据和先进算法,可以更有效地应对复杂的地质工程挑战,保障工程安全与稳定。