在化石能源开采、地热开采、地震控制及预测、寒区地下工程、深埋核废料处置工程等很多领域,温度场的作用不可忽视,尤其是深埋核废料处置工程,对构造应力、地下水流场及热载荷的耦合作用的评估是世界性的难题。
工程岩体具有复杂的不连续性结构特征,导致了其渗透性能、力学性能及热传导性能的复杂性和不确定性。温度场-应力场-渗流场耦合的复杂性体现在工程岩体赋存地质环境的各个组成部分,即地下水渗流场、应力场与温度场自身都随时间、空间发生变化;与此同时,各个组成部分之间的耦合作用处于一种复杂动态变化过程之中。
在应力场-渗流场耦合理论的基础上,研究者首次提出饱和裂隙岩体的温度场-应力场-渗流场耦合基本方程组,建立了耦合模型及其对裂隙岩体介质的有限元分析法。20世纪90年代以来,由于深埋核废料处置工程安全评估的迫切需求,对热-水-力耦合过程的理论建模及计算机模拟软件的开发逐渐成为岩石力学与工程的热点问题。低温及冻融循环条件下的岩土介质热-水-力耦合特性也引起了较多的关注。