复杂应力路径下含瓦斯煤渗透性变化规律研究 被引量：46

1

作者 王登科 魏建平 尹光志 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期303-310,共8页

通过含瓦斯煤渗透特性试验研究,系统分析复杂应力路径下含瓦斯煤渗透性的变化规律,建立含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压、瓦斯压力、围压升降、全应力–应变过程等之间的定性与定量关系,深入探讨各种不同应力路径下含瓦斯煤渗透性的控... 通过含瓦斯煤渗透特性试验研究,系统分析复杂应力路径下含瓦斯煤渗透性的变化规律,建立含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压、瓦斯压力、围压升降、全应力–应变过程等之间的定性与定量关系,深入探讨各种不同应力路径下含瓦斯煤渗透性的控制机制和变化规律。结果表明,应力路径对含瓦斯煤的渗透率有重要影响:(1)含瓦斯煤渗透率随着轴向压力和围压的增大而减小,随瓦斯压力的增大而增大。(2)含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压和瓦斯压力均呈指数关系变化。(3)围压升、降过程中,含瓦斯煤渗透率会受到一定程度的损害,其损害程度可以用最大渗透率损害率和渗透率损害率来表征。同时,三维压缩条件下含瓦斯煤会发生二次密实效应。(4)三轴压缩下全应力–应变试验过程中,含瓦斯煤的渗透率呈"V"字型变化趋势;渗透率随煤样的应变先减小后增大,然后达到最大值,并且渗透率的增幅小于其减幅。 展开更多

关键词 采矿工程 含瓦斯煤 应力路径 渗透性 影响因素 渗透率损害率

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不同应力路径下含瓦斯煤渗透特性的实验研究 被引量：20

2

作者 朱卓慧 冯涛 +1 位作者 谢东海 李石林 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2012年第4期570-574,共5页

通过对含瓦斯煤渗透特性的实验研究,系统分析了不同应力路径下含瓦斯煤的渗透率变化规律,建立了含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压及瓦斯压力等之间的定性与定量关系,探讨了不同应力路径下含瓦斯煤渗透性的控制机制和变化规律。结果表明... 通过对含瓦斯煤渗透特性的实验研究,系统分析了不同应力路径下含瓦斯煤的渗透率变化规律,建立了含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压及瓦斯压力等之间的定性与定量关系,探讨了不同应力路径下含瓦斯煤渗透性的控制机制和变化规律。结果表明应力路径对含瓦斯煤的渗透率有着重要影响:1)含瓦斯煤渗透率随着轴向压力和围压的增加而减小,随瓦斯压力的增加而增加。2)含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压和瓦斯压力呈指数关系变化。3)三轴压缩下全应力-应变实验过程中,含瓦斯煤的渗透率呈"V"字型走势;渗透率随煤样的应变先减小后增大,然后达到最大值,而且渗透率的增加速率小于其减小速率。 展开更多

关键词 含瓦斯煤 应力路径 渗透性 影响因素

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真三轴加卸载应力路径对原煤力学特性及渗透率影响 被引量：17

3

作者 尹光志 刘玉冰 +3 位作者 李铭辉 邓博知 刘超 鲁俊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期131-136,共6页

深部煤炭资源开采过程中,由于地应力和工程扰动的影响,煤岩体常处于三向不等压的真三轴应力状态(σ1>σ2>σ3),而采用常规三轴(σ1>σ2=σ3)的加载应力路径难以反映煤岩体的实际受力状态。为此,利用自行研制的"多功能真... 深部煤炭资源开采过程中,由于地应力和工程扰动的影响,煤岩体常处于三向不等压的真三轴应力状态(σ1>σ2>σ3),而采用常规三轴(σ1>σ2=σ3)的加载应力路径难以反映煤岩体的实际受力状态。为此,利用自行研制的"多功能真三轴流固耦合试验系统",研究了真三轴加卸载应力路径下原煤力学特性及渗透率演化规律。结果表明:真三轴加卸载应力路径对原煤的变形、强度特性及渗透率演化规律有重要影响。与CCT加载应力路径相比,LUT,LUUT应力路径下原煤峰值强度降低;真三轴加卸载应力路径下原煤八面体剪应力与有效平均正应力之间存在线性关系。真三轴加卸载应力路径下的原煤破坏方式均为拉-剪复合破坏。此外,真三轴加卸载应力路径对原煤渗透率演化规律有显著影响。 展开更多

关键词 真三轴加卸载 应力路径 力学特性 渗透率

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复杂应力路径下大理岩三轴渗透试验研究 被引量：8

4

作者 王建秀 胡力绳 +2 位作者 叶冲 唐益群 杨坪 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期2389-2393,2398,共6页

在隧道施工过程中,围岩的应力条件非常复杂,研究复杂应力路径下围岩渗透性能的变化规律对在高水压地区修建隧道具有重要意义。以锦屏水电枢纽二级电站交通辅助洞大理岩为研究对象,进行了常规三轴渗透试验与控制轴向应变(简称应变ε)、... 在隧道施工过程中,围岩的应力条件非常复杂,研究复杂应力路径下围岩渗透性能的变化规律对在高水压地区修建隧道具有重要意义。以锦屏水电枢纽二级电站交通辅助洞大理岩为研究对象,进行了常规三轴渗透试验与控制轴向应变(简称应变ε)、围压先升后降的三轴渗透试验,探讨了轴压与围压之差的绝对值△σ(简称应力差)与渗透率的关系。试验结果表明:(1)常规渗透试验大理岩渗透率的变化过程有3个重要的特征点:渗透率最低点、渗透率峰值点以及渗透率稳定点;(2)大理岩的渗透率随着应力差的增大而减小,两者呈负指数关系;(3)对某一固定的应力差,升围压阶段测得的渗透率大于降围压阶段测得的渗透率;(4)对任何试验岩样总存在一阈值,当应力差小于该值时,应力差的改变对渗透率有显著影响;(5)应力差减小过程中岩样渗透率的"恢复能力"随着岩样轴向应变的增大而逐渐减弱。 展开更多

关键词 大理岩 复杂应力路径 三轴渗透试验 渗透率

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峰后破裂岩石加、卸载围压过程渗流特性的试验 被引量：4

5

作者 夏祖昊 张小波 +4 位作者 姚池 陈辉辉 杨建华 姜清辉 周创兵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3379-3387,共9页

针对岩石裂隙面因加、卸载围压环境而引起渗流特性的改变,采用自行研制的温度-应力-渗流多场耦合岩石三轴试验系统,开展峰后破裂岩石加、卸载围压过程的渗流试验,研究峰后岩石裂隙在不同围压加、卸载路径下的非线性渗流特征。为了量化... 针对岩石裂隙面因加、卸载围压环境而引起渗流特性的改变,采用自行研制的温度-应力-渗流多场耦合岩石三轴试验系统,开展峰后破裂岩石加、卸载围压过程的渗流试验,研究峰后岩石裂隙在不同围压加、卸载路径下的非线性渗流特征。为了量化裂隙岩石非线性渗流过程,采用Forchheimer公式对水力梯度与渗流流量之间的关系进行拟合分析,将峰后破裂岩石渗流过程划分为线性Darcy流阶段与非线性Darcy流阶段,引入非线性影响因子E,作为区分达西流与非达西流的临界点。对比加、卸载围压过程中相同渗透压力下的裂隙渗流流量与裂隙渗透性,分析产生渗流差异性的发生机制。研究表明:峰后破裂岩石在围压的加载过程中,其渗流主要表现为非线性特征,裂隙的渗透性随围压增大而逐渐减小。在高围压作用下,虽然裂隙面会产生一定程度的压缩闭合,但存在的少量张拉裂隙会逐渐扩展和连通,可能会引起峰后破裂岩石的渗透性发生改变。当围压从较高水平卸荷后,且裂隙面渗透压力处于较低水平下时,裂隙渗透性没有增加反而减小,表明裂隙面在加、卸载围压和过流冲刷的共同影响下发生了不可逆的变形,导致裂隙面开度的逐步降低。当围压卸载到与加载过程同一水平时,各级渗透压力下的渗流流量均大幅下降,表明裂隙面的渗流能力的恢复存在明显的滞后效应。 展开更多

关键词 峰后破裂岩石 加卸载围压 应力路径 Forchheimer公式 渗透性 非线性渗流

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不同应力路径下两种典型煤样瓦斯渗透性研究

6

作者 孙光中 李建坤 +4 位作者 周英豪 付佳乐 刘荣辉 段雪琪 李泽鹏 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期120-127,共8页

瓦斯渗透率是影响瓦斯抽采效果的重要参数.针对原生结构煤与构造煤两种典型煤样分别进行了常规三轴压缩及增轴压卸围压两种应力路径下的瓦斯渗透性测试,结果表明:构造煤煤样变形能力较大,在常规三轴加载及增轴压卸围压两种应力路径下,应... 瓦斯渗透率是影响瓦斯抽采效果的重要参数.针对原生结构煤与构造煤两种典型煤样分别进行了常规三轴压缩及增轴压卸围压两种应力路径下的瓦斯渗透性测试,结果表明:构造煤煤样变形能力较大,在常规三轴加载及增轴压卸围压两种应力路径下,应变-渗透率曲线变化较为缓和,在峰值应力后出现反转,但增加速率较小.构造煤结构在载荷下的颗粒重组及裂隙揉搓封闭是导致其渗透性变化的主要原因.原生结构煤强度大,变形能力弱,应变-渗透率在屈服应力处出现反转,渗透率猛增.对比两种应力路径发现,增轴压卸围压路径下,渗透率变化更为剧烈,在屈服应力处渗透率增加速率变大,峰值应力处,达到最大值.结合声发射特征,得到了原生结构煤裂隙萌生、发展及贯通的宏观破坏特征是瓦斯渗透性出现渗流突变的主要原因.从构造煤与原生结构煤的对比情况可以发现,渗透率与变形之间并不是一致性关系,构造煤变形大,但渗透率变化较为缓和,原生结构煤变形小,渗透性出现急增现象.同时,应力路径对于构造煤瓦斯渗透性影响较小,对原生结构煤影响较大. 展开更多

关键词 原生结构煤 构造煤 应力路径 瓦斯渗透性 増轴压卸围压

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岩石全应力-应变过程渗透性试验研究 被引量：75

7

作者 姜振泉 季梁军 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期153-156,共4页

为了探讨岩石变形过程中渗透性变化的特点 ,对软、硬岩进行了不同压力条件的全应力 -应变过程渗透性对比试验。试验结果反映出在变形过程中不论是渗透性 -应变关系特点 ,还是渗透性量值 ,软岩和硬岩均表现出明显差异。在对比分析试验所... 为了探讨岩石变形过程中渗透性变化的特点 ,对软、硬岩进行了不同压力条件的全应力 -应变过程渗透性对比试验。试验结果反映出在变形过程中不论是渗透性 -应变关系特点 ,还是渗透性量值 ,软岩和硬岩均表现出明显差异。在对比分析试验所获得的应力 -应变、渗透性 -应变关系特点基础上 ,分析探讨了软、硬岩石全应力 -应变过程渗透性差异的主要原因 ,认为岩石变形破坏过程的渗透性主要取决于变形破坏的形式和特点。 展开更多

关键词 岩石 全应力-应变过程 渗透性 应变关系

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煤样全应力应变过程中的渗透系数—应变方程 被引量：55

8

作者 李树刚 钱鸣高 石平五 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期22-24,共3页

借助现代化的电液伺服岩石力学试验系统 ,以数控瞬态渗透法进行了全应力应变过程的软煤样渗透特性试验。实验中首次设置了环向应变传感器 ,得出煤样渗透性与主应力差、轴应变、体积应变关系曲线 ,并拟合出相应方程。从中可知 ,煤样全应... 借助现代化的电液伺服岩石力学试验系统 ,以数控瞬态渗透法进行了全应力应变过程的软煤样渗透特性试验。实验中首次设置了环向应变传感器 ,得出煤样渗透性与主应力差、轴应变、体积应变关系曲线 ,并拟合出相应方程。从中可知 ,煤样全应力应变过程对应的渗透系数是体积应变的双值函数 ,体积缩小时为 2次多项式 ,体积膨胀时为 5次多项式。该方程用在应力场—渗流场耦合的数值分析中 。 展开更多

关键词 渗透系数 应变方程 煤样渗透性 瓦斯运移 数据瞬态渗透法

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上保护层开采下煤岩强扰动力学行为与渗透特性 被引量：25

9

作者 任伟光 周宏伟 +3 位作者 薛东杰 王路军 荣腾龙 刘建锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1473-1481,共9页

保护层开采在低渗透高瓦斯近距离煤层中得到广泛应用,研究保护层开采扰动下的煤岩强扰动力学行为与渗透特性为进一步更加高效安全的开采被保护层煤层提供了理论支持。选取平煤集团十二矿上保护层己14煤层工作面己14-31010和被保护层己1... 保护层开采在低渗透高瓦斯近距离煤层中得到广泛应用,研究保护层开采扰动下的煤岩强扰动力学行为与渗透特性为进一步更加高效安全的开采被保护层煤层提供了理论支持。选取平煤集团十二矿上保护层己14煤层工作面己14-31010和被保护层己15煤层工作面己15-31030为研究对象,进行相似模拟试验和保护层开采过后被保护煤层受力分析。通过相似材料模拟试验获取保护层开采方式下被保护层的受力情况,上保护层开采过程中,煤层压力先增大后减小,采空区重新压实稳定后,应力状态近似恢复到原岩应力状态。通过对保护层开采后的被保护煤层受力分析获取煤层变形后的应力状态,上保护层开采过后,被保护层煤层产生变形,煤层上部分膨胀变形,应力小于原岩应力;下部分煤层压缩,应力大于原岩应力。结合二者的结果获取保护层开采方式下室内试验中被保护层煤层应力加载路径。依据被保护层煤层应力加载路径,设计进行采动耦合应力路径下的煤样渗流试验。试验结果表明:上保护层煤层开采过程中,同等试验条件下,被保护层煤层可承受的上保护层开采扰动应力越大,被保护层煤层开采过程中的煤体破坏应力峰值越大,体积应变越大;被保护层煤层开采过程中,M组煤样和N组煤样应力应变曲线与常规保护层卸荷三轴试验相比,扩容点出现位置明显提前;同等应力状态下,水压越大,煤样的体积应变越大;被保护层煤层开采过程中,M组煤样初始围压为35MPa,围压对渗透率的影响大于轴压的影响,N组煤样初始围压为20MPa,围压、轴压交替对渗透率产生主要影响,渗透率曲线呈现“W”型。两组试验中,扰动应力最大的试样破坏前的渗透率普遍大于其他试样的渗透率。 展开更多

关键词 保护层开采 低渗透高瓦斯近距离煤层 采动耦合应力路径 扰动应力 渗透率

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岩石临界抗渗强度的测定及其在工程中的应用 被引量：13

10

作者 左如松 朱岩华 姜振泉 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期38-41,共4页

通过岩石伺服渗透试验获得渗透率 -应变关系和应力 -应变关系曲线 ,对比分析岩石破坏前的渗透率、应力与应变之间的关系特点 ,提出了岩石临界抗渗强度的概念 ,阐述了将其作为岩石变形过程渗透性特征参数的工程意义 ,并实际应用于杨村煤... 通过岩石伺服渗透试验获得渗透率 -应变关系和应力 -应变关系曲线 ,对比分析岩石破坏前的渗透率、应力与应变之间的关系特点 ,提出了岩石临界抗渗强度的概念 ,阐述了将其作为岩石变形过程渗透性特征参数的工程意义 ,并实际应用于杨村煤矿煤层底板带 (水 )压开采隔水层阻水能力的评价。 展开更多

关键词 岩石 临界抗渗强度 伺服渗透试验 隔水能力 应力 应变

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脆性岩石全应力应变过程中渗透性突变研究 被引量：12

11

作者 姜春露 孙强 +1 位作者 姜振泉 朱术云 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期688-693,共6页

针对岩体结构与渗透性对应关系的复杂性,直接建立二者的量化关系模型存在极大的技术难度问题,利用伺服渗透试验结果,分析脆性岩石全应力应变过程中渗透性演化和加载变形破坏特征,得出渗透性变化过程中存在跳跃突变点,该点处的应力和临... 针对岩体结构与渗透性对应关系的复杂性,直接建立二者的量化关系模型存在极大的技术难度问题,利用伺服渗透试验结果,分析脆性岩石全应力应变过程中渗透性演化和加载变形破坏特征,得出渗透性变化过程中存在跳跃突变点,该点处的应力和临界破坏强度以及岩石体胀点处应力处于同一应力水平;通过岩石统计强度分析,借助重整化群理论,在岩石试样承载能力概率函数基础上推导出脆性岩石临界破坏强度与峰值应力比值的表达式,该比值随围压增大而减小。用该公式预测伺服渗透试验中的渗透性突变点位置。研究结果表明：大多数脆性岩石预测值与试验值较吻合,误差在0.089-0.058之间,验证了该表达式的合理性。 展开更多

关键词 脆性岩石 全应力应变 渗透性突变

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