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应力–渗流耦合下砂岩力学行为与渗透特性试验研究 被引量:26
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作者 张俊文 宋治祥 +1 位作者 范文兵 黄达 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1364-1372,共9页
采用全自动三轴渗流实验系统,进行无水与排水条件下砂岩应力–渗流耦合试验,得到砂岩变形全过程应力–应变及渗透率演化曲线,较好地表征了应力–渗流耦合下砂岩力学行为与渗透率演化响应特征,同时获得了应力–渗流耦合下砂岩的变形、强... 采用全自动三轴渗流实验系统,进行无水与排水条件下砂岩应力–渗流耦合试验,得到砂岩变形全过程应力–应变及渗透率演化曲线,较好地表征了应力–渗流耦合下砂岩力学行为与渗透率演化响应特征,同时获得了应力–渗流耦合下砂岩的变形、强度及渗透率演化规律。研究结果表明:(1)砂岩峰值强度随着围压增大而不断增大,围压效应显著;无水条件下,砂岩峰值强度对应的轴向应变变化规律与强度演化特征呈现出明显的对应关系。其轴向变形与围压的关系较好地符合指数函数非线性增长模型,而排水条件下的砂岩轴向变形与有效围压的关系较好地符合线性衰减模型;(2)砂岩峰前渗透率呈现出缓慢降低→平稳发展→急剧增加的三阶段演化规律,与砂岩峰前应力–应变曲线初始微裂纹压密、线弹性变形及新生裂纹扩展阶段三阶段变形具有对应关系;(3)不同工况下的砂岩变形全过程渗透率呈现出降低→急剧增加→稳定发展或略微增大的三阶段演化规律,与砂岩变形全过程体积压缩→体积快速膨胀→体积缓慢膨胀三阶段变形具有对应关系。研究结论可为煤矿突水事故防治及巷道围岩稳定控制提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 岩石力学 应力–渗流 耦合效应 力学行为 渗透率
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应力-渗流作用下煤体变形特性试验研究 被引量:9
2
作者 贾立锋 孙维吉 +2 位作者 梁冰 赵航 姜云 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期115-120,共6页
为探究瓦斯压力、围岩应力变化引起煤体变形规律,利用自行研制的应力-渗流-解吸煤体变形试验装置,以铁新煤矿9号煤为研究对象,开展应力、渗流作用下煤体变形试验,根据试验结果分析围压和孔隙压力对煤体变形影响的显著程度。结果表明:围... 为探究瓦斯压力、围岩应力变化引起煤体变形规律,利用自行研制的应力-渗流-解吸煤体变形试验装置,以铁新煤矿9号煤为研究对象,开展应力、渗流作用下煤体变形试验,根据试验结果分析围压和孔隙压力对煤体变形影响的显著程度。结果表明:围压自15 MPa起,在以2 MPa/次梯度递减至5 MPa的过程中,煤体的径向应变呈线性减小,纵向应变呈线性增加趋势;围压为定值时,煤体变形与孔隙压力的关系满足二次函数;煤体径向变形和孔隙压力、围压的关系满足二元二次函数,且围压对煤体变形的影响比孔隙压力更显著。 展开更多
关键词 瓦斯压力 应力-渗流 煤体变形 瓦斯灾害 非吸附气体
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煤层气藏应力—渗流流固耦合模型及SPH求解 被引量:6
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作者 孙超群 李术才 +2 位作者 李华銮 崔伟 宋曙光 《天然气地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期305-312,共8页
数值模拟是研究煤层气渗流的重要手段。将煤层气储层视为双孔双渗的多孔介质,同时考虑煤层的变形对瓦斯渗流的影响,建立煤层气藏应力—渗流流固耦合模型。综合考虑了煤层气的吸附与解吸效应、应力与渗流耦合作用等因素对煤层气开采的影... 数值模拟是研究煤层气渗流的重要手段。将煤层气储层视为双孔双渗的多孔介质,同时考虑煤层的变形对瓦斯渗流的影响,建立煤层气藏应力—渗流流固耦合模型。综合考虑了煤层气的吸附与解吸效应、应力与渗流耦合作用等因素对煤层气开采的影响。采用SPH(Smoothed Particles Hydrodynamics)法求解控制方程,编制计算机程序。利用该模型求解并分析了煤层气的解吸—渗流过程以及煤层渗透率的变化情况。结果表明,SPH方法能够应用于煤层气解吸—渗流过程的数值模拟研究中来;煤层基质渗透率与裂缝渗透率与有效应力变化有密切关系,煤层气的渗透过程需要考虑煤层基质与裂隙受到的变形影响;考虑煤层气的吸附与解吸效应更加符合实际的煤层气渗流过程,能够更合理地估算实际采气过程中瓦斯涌出量。 展开更多
关键词 煤层气 流固耦合 应力-渗流 解吸 SPH 双重介质
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A state‑of‑the‑art review on rock seepage mechanism of water inrush disaster in coal mines 被引量:5
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作者 Dan Ma Hongyu Duan +1 位作者 Jixiong Zhang Haibo Bai 《International Journal of Coal Science & Technology》 EI CAS CSCD 2022年第4期1-28,共28页
Water inrush is one of the most dangerous disasters in coal mining.Due to the large-scale mining and complicated hydrogeological conditions,thousands of deaths and huge economic losses have been caused by water inrush... Water inrush is one of the most dangerous disasters in coal mining.Due to the large-scale mining and complicated hydrogeological conditions,thousands of deaths and huge economic losses have been caused by water inrush disasters in China.There are two main factors determining the occurrence of water inrush:water source and water-conducting pathway.Research on the formation mechanism of the water-conducting pathway is the main direction to prevent and control the water inrush,and the seepage mechanism of rock mass during the formation of the water-conducting pathway is the key for the research on the water inrush mechanism.This paper provides a state-of-the-art review of seepage mechanisms during water inrush from three aspects,i.e.,mechanisms of stress-seepage coupling,fow regime transformation and rock erosion.Through numerical methods and experimental analysis,the evolution law of stress and seepage felds in the process of water inrush is fully studied;the fuid movement characteristics under diferent fow regimes are clearly summarized;the law of particle initiation and migration in the process of water inrush is explored,and the efect of rock erosion on hydraulic and mechanical properties of the rock media is also studied.Finally,some limitations of current research are analyzed,and the suggestions for future research on water inrush are proposed in this review. 展开更多
关键词 Rock seepage mechanism Water inrush Coal mine stress-seepage coupling Flow regime transformation Rock erosion
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Study of hydro-mechanical behaviours of rough rock fracture with shear dilatancy and asperities using shear-flow model 被引量:1
5
作者 Luyu Wang Weizhong Chen Qun Sui 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第10期4004-4016,共13页
The geometric properties of fracture surfaces significantly influence shear-seepage in rock fractures,introducing complexities to fracture modelling.The present study focuses on the hydro-mechanical behaviours of roug... The geometric properties of fracture surfaces significantly influence shear-seepage in rock fractures,introducing complexities to fracture modelling.The present study focuses on the hydro-mechanical behaviours of rough rock fractures during shear-seepage processes to reveal how dilatancy and fracture asperities affect these phenomena.To achieve this,an improved shear-flow model(SFM)is proposed with the incorporation of dilatancy effect and asperities.In particular,shear dilatancy is accounted for in both the elastic and plastic stages,in contrast to some existing models that only consider it in the elastic stage.Depending on the computation approaches for the peak dilatancy angle,three different versions of the SFM are derived based on Mohr-Coulomb,joint roughness coefficient-joint compressive strength(JRC-JCS),and Grasselli’s theories.Notably,this is a new attempt that utilizes Grasselli’s model in shearseepage analysis.An advanced parameter optimization method is introduced to accurately determine model parameters,addressing the issue of local optima inherent in some conventional methods.Then,model performance is evaluated against existing experimental results.The findings demonstrate that the SFM effectively reproduces the shear-seepage characteristics of rock fracture across a wide range of stress levels.Further sensitivity analysis reveals how dilatancy and asperity affect hydraulic properties.The relation between hydro-mechanical properties(dilatancy displacement and hydraulic conductivity)and asperity parameters is analysed.Several profound understandings of the shear-seepage process are obtained by exploring the phenomenon under various conditions. 展开更多
关键词 Rock fracture stress-seepage coupling Shear-flow model Fracture asperity Shear dilatancy
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Mechanical behavior of deep sandstone under high stress-seepage coupling 被引量:3
6
作者 ZHANG Jun-wen SONG Zhi-xiang WANG Shan-yong 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第10期3190-3206,共17页
The mechanical behavior evolution characteristics of sandstone are important to the application and practice of rock engineering.Therefore,a new method and concept of deep rock mechanics testing are proposed to reveal... The mechanical behavior evolution characteristics of sandstone are important to the application and practice of rock engineering.Therefore,a new method and concept of deep rock mechanics testing are proposed to reveal the mechanical behavior evolution mechanism of deep roadway surrounding rock after excavation with a depth over 1000 m.High stress-seepage coupling experiments of deep sandstone under various confining pressures are conducted using GCTS.Stress−strain and permeability curves are obtained.The three-stage mechanical behavior of deep sandstone is better characterized.A platform and secondary compaction phenomena are observed.With the confining pressure increasing,the platform length gradually decreases,even disappears.In the stade I,the rigid effect of deep sandstone is remarkable.In the stage II,radial deformation of deep sandstone dominates.The transient strain of confining pressure compliance is defined,which shows three-stage evolution characteristics.In the stage III,the radial deformation is greater than the axial deformation in the pre-peak stage,but the opposite trend is observed in the post-peak stage.It is found that the dynamic permeability can be more accurately characterized by the radial strain.The relations between the permeability and stress−strain curves in various stages are revealed. 展开更多
关键词 deep effect stress−strain platform confining pressure effect stress-seepage PERMEABILITY
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单裂隙水流对岩体裂隙法向刚度的影响研究 被引量:2
7
作者 孔晓璇 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期1491-1496,共6页
岩体边坡工程与地下工程稳定性主要依赖岩体中的节理、裂隙、软弱夹层等结构面的力学性态。基于岩体低渗透性与结构面导水性,采用广义双重介质模型,对孔隙空间建立非饱和渗流HM耦合方程。对饱水/干燥裂隙空间建立裂隙受压体积变化的HM... 岩体边坡工程与地下工程稳定性主要依赖岩体中的节理、裂隙、软弱夹层等结构面的力学性态。基于岩体低渗透性与结构面导水性,采用广义双重介质模型,对孔隙空间建立非饱和渗流HM耦合方程。对饱水/干燥裂隙空间建立裂隙受压体积变化的HM耦合方程。通过考虑孔隙和裂隙界面处压力连续,实现两处模型在应力边界上的耦合。对开口裂隙、封闭裂隙、半开半闭裂隙岩体的非饱和渗流过程进行了数值模拟计算。由计算结果得知:裂隙的闭合程度影响裂隙水向孔隙消散,从而影响裂隙刚度;在正应力作用下,裂隙受压逐渐分段闭合,由于裂隙的不同位置具有不同的刚度特征,整条裂隙不具同步性,甚至由于裂隙面性质不同,刚度变化甚至出现反复性。 展开更多
关键词 单裂隙 应力-渗流 HM耦合方程 法向刚度
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混凝土黏结面应力-渗流耦合试验装置研制及应用 被引量:2
8
作者 陈晓祥 杜泽生 +1 位作者 陈金宇 徐仪昌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期610-616,共7页
针对新老混凝土黏结面或混凝土与其它介质黏结面大都受到正应力作用的情况,研制了混凝土黏结面应力-渗流耦合试验装置,介绍了装置的主要功能、技术参数、系统组成及关键技术;采用该装置对四组钢板与混凝土黏结面进行了抗渗试验,获得了... 针对新老混凝土黏结面或混凝土与其它介质黏结面大都受到正应力作用的情况,研制了混凝土黏结面应力-渗流耦合试验装置,介绍了装置的主要功能、技术参数、系统组成及关键技术;采用该装置对四组钢板与混凝土黏结面进行了抗渗试验,获得了不同粗糙度的钢板与混凝土黏结面的渗透特性。试验结果表明,该装置完全能够保证测试需要的轴压和水压稳定,提出的电阻法测试渗透锋面的方法是可行的;钢板与混凝土黏结面具有良好的抗渗性能,采用钢质接茬板可保证井壁接茬的密封性能满足要求;在相同轴向应力状态下,钢板与混凝土黏结面的渗透系数大小与钢板表面粗糙度有关,钢板表面粗糙度越大,黏结面的渗透系数越小;装置具有较好的实用性和可靠性,为进一步研究应力作用下混凝土本体、新老混凝土黏结面以及混凝土与其它介质黏结面的渗透特性提供新的测试手段。 展开更多
关键词 黏结面 应力-渗流 耦合试验 装置 研制
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三峡水库水位涨落条件下奉节南桥头滑坡稳定性分析 被引量:60
9
作者 丁秀丽 付敬 张奇华 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第17期2913-2919,共7页
三峡大坝建成后,水库将分期蓄水抬高水位,蓄水后库区水位将上抬100多米。由于防洪的需要,库水位将在175~145m范围内变动。库水位的抬升和周期性涨落,将改变岸坡原有的水-岩作用环境与条件,有可能引起库岸边坡与滑坡的失稳。南桥头滑坡... 三峡大坝建成后,水库将分期蓄水抬高水位,蓄水后库区水位将上抬100多米。由于防洪的需要,库水位将在175~145m范围内变动。库水位的抬升和周期性涨落,将改变岸坡原有的水-岩作用环境与条件,有可能引起库岸边坡与滑坡的失稳。南桥头滑坡位于三峡库区奉节县长江公路大桥南岸,其稳定性直接关系到大桥的安全运行。应用FLAC^(40)对南桥头滑坡在不同水位及涨落条件下的渗流场与应力场进行分析,研究了应力-渗流耦合作用下滑坡体的变形趋势与破坏特征;探讨了不同蓄水工况下滑坡稳定性的变化规律及其对桥基的影响。结果表明:南桥头滑坡在现状条件下处于基本稳定状态;三峡水库蓄水后,随着水位的抬升,滑坡整体稳定性逐渐恶化;滑带内塑性区全部连通,滑坡安全系数小于1.0,表明该滑坡在库水位抬升后有可能产生整体失稳。建议采取有效的工程治理措施,消除滑坡对大桥运行造成的安全隐患。 展开更多
关键词 滑坡 奉节长江公路大桥 库水位 应力-渗流耦合 变形 稳定性
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岩体渗流场与应力场耦合分析的多重裂隙网络模型 被引量:43
10
作者 柴军瑞 仵彦卿 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期712-717,共6页
将岩体中的各种裂隙和孔隙按规模和渗透性分为四级处理 ,即一级真实裂隙网络、二级随机裂隙网络、三级等效连续介质体系、四级连续介质体系。各级裂隙 (孔隙 )都形成各自的裂隙网络 ,以水量平衡原理建立各级裂隙网络之间的联系 ,并考虑... 将岩体中的各种裂隙和孔隙按规模和渗透性分为四级处理 ,即一级真实裂隙网络、二级随机裂隙网络、三级等效连续介质体系、四级连续介质体系。各级裂隙 (孔隙 )都形成各自的裂隙网络 ,以水量平衡原理建立各级裂隙网络之间的联系 ,并考虑各级裂隙渗流与应力不同的相互作用关系 ,建立起岩体渗流场与应力场耦合分析的多重裂隙网络模型 。 展开更多
关键词 耦合分析 岩体渗流场 多重裂隙网络模型
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采动煤层渗透率演化与卸压瓦斯抽放技术 被引量:54
11
作者 汪有刚 李宏艳 +3 位作者 齐庆新 彭永伟 李春睿 邓志刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期406-410,共5页
为解决煤层渗透性低这一制约瓦斯抽采技术发展的瓶颈,进行了采动影响下煤层瓦斯渗透率示踪试验,获得了采动煤层瓦斯渗透率演化规律。基于应力-渗流耦合效应,采用数值试验方法,探讨了钻孔布置位置对瓦斯抽采效果的影响。结果表明:钻孔布... 为解决煤层渗透性低这一制约瓦斯抽采技术发展的瓶颈,进行了采动影响下煤层瓦斯渗透率示踪试验,获得了采动煤层瓦斯渗透率演化规律。基于应力-渗流耦合效应,采用数值试验方法,探讨了钻孔布置位置对瓦斯抽采效果的影响。结果表明:钻孔布置于渗透率较高区域,瓦斯压力降低幅度相对较大,抽采效果较好;距离工作面小于5 m为最佳钻孔拆除时间,有利于改善工作面安全状态。 展开更多
关键词 采动渗透率 应力-渗流耦合 瓦斯抽放 数值试验
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低透煤层水力压裂促进瓦斯抽采模拟与试验研究 被引量:34
12
作者 周西华 周丽君 +2 位作者 范超军 白刚 宋东平 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期81-86,共6页
针对低透气性煤层瓦斯抽采难度大、工作量大、效率低等问题,采用水力压裂技术促进煤层瓦斯抽采。在多场耦合和弹性损伤理论基础上,建立煤层损伤-应力-渗流耦合模型,数值模拟马堡煤矿15108工作面水力压裂及瓦斯抽采过程,分析煤层弹性模... 针对低透气性煤层瓦斯抽采难度大、工作量大、效率低等问题,采用水力压裂技术促进煤层瓦斯抽采。在多场耦合和弹性损伤理论基础上,建立煤层损伤-应力-渗流耦合模型,数值模拟马堡煤矿15108工作面水力压裂及瓦斯抽采过程,分析煤层弹性模量、渗透率和瓦斯压力的变化规律,确定压裂和抽采关键参数,并据此开展工程试验,对模拟结果进行验证。结果表明:高能压裂液能使煤层破裂,渗透率急剧升高,加快瓦斯向抽采钻孔运移;随着压裂时间增加,压裂损伤范围逐渐扩大;模拟得出水力压裂10 000 s时,2个压裂孔间的损伤区在抽采孔处贯通,压裂损伤范围达14 m;现场压裂试验后,瓦斯抽采平均和最高纯量分别达到63.79和126.57 m3/d,是未压裂的9.65倍和7.23倍,透气性升高了67倍。 展开更多
关键词 低透气性煤层 水力压裂 瓦斯抽采 增透促抽 损伤-应力-渗流耦合模型 数值模拟
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煤层覆岩采动裂隙应力-渗流耦合模型及涌水量预测 被引量:29
13
作者 程香港 乔伟 +2 位作者 李路 江传文 倪磊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2890-2900,共11页
矿井涌水量的预测是煤矿安全生产、防排水设计的重要依据,以往的矿井涌水量预测方法未考虑采动引起的覆岩裂隙渗透特性变化,预测结果与矿井实测涌水量相比误差较大。以陕西招贤煤矿1307工作面为研究区,基于覆岩采动粗糙裂隙面的渗流特性... 矿井涌水量的预测是煤矿安全生产、防排水设计的重要依据,以往的矿井涌水量预测方法未考虑采动引起的覆岩裂隙渗透特性变化,预测结果与矿井实测涌水量相比误差较大。以陕西招贤煤矿1307工作面为研究区,基于覆岩采动粗糙裂隙面的渗流特性,对裂隙应力-渗流耦合计算模型进行了修正,提出了修正后的三维采动裂隙应力-渗流网络计算模型;基于覆岩导水裂隙带发育特征以及矿压实时数据开展了不同间距及隙宽组合的正交数值模型实验,结合修正后的裂隙应力-渗流网络计算模型,分析了覆岩采动渗透率的动态变化规律,并根据导水裂隙带发育趋势分段预测了工作面矿井涌水量。研究结果表明:上覆岩层受采动影响,应力场及渗透性发生改变,且渗流场的扰动范围与应力场相比较大,渗透性的变化在不同方向上具有差异性,渗透系数在水平方向上的影响范围小,变化量大。在垂向上的影响范围大,但变化量小。通过模型预计涌水量与实测涌水量对比发现,试验模型分层位间距为l1=10 m,l2=30 m,l3=150 m及隙宽组合b1=0.05 m,b2=0.01 m,b3=0.005 m时,较为符合研究区实际工程情况。最后,基于离散元软件裂隙渗流模型,结合模型间距及隙宽组合形式,对裂隙应力-渗流耦合计算模型的可靠性进行探讨,模拟结果与裂隙应力-渗流耦合模型计算的结果基本一致。 展开更多
关键词 裂隙应力-渗流耦合 矿井涌水量 煤层覆岩 导水裂隙带 顶板水害
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断层破碎带岩体突水灾害的蠕变﹣冲蚀耦合力学特性试验研究 被引量:26
14
作者 马丹 段宏宇 +2 位作者 张吉雄 冯秀娟 黄艳利 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1751-1763,共13页
为研究断层破碎带岩体突水灾变规律,开展破碎带岩体蠕变-冲蚀耦合力学特性的试验研究。发明并创新了渗透缸筒内壁周围注水与轴向应力加载的试验方法,突破了渗透作用下细小物质由四周向中心径向迁移的核心问题,开展多因素条件下的破碎带... 为研究断层破碎带岩体突水灾变规律,开展破碎带岩体蠕变-冲蚀耦合力学特性的试验研究。发明并创新了渗透缸筒内壁周围注水与轴向应力加载的试验方法,突破了渗透作用下细小物质由四周向中心径向迁移的核心问题,开展多因素条件下的破碎带岩体流-固耦合试验,获得变质量突水过程中破碎带岩体的变形与渗流特征。试验结果表明,变质量突水过程可以分为初始期、冲蚀主控期、蠕变主控期3个阶段;其中,冲蚀主控期是决定变质量突水灾害萌发的关键时期,而蠕变主控期产生的岩体变形将导致围岩失稳灾害。在轴压和内径尺寸较大、水压和胶结强度较小的试样中,可观察到更加显著的蠕变效应;水压和内径尺寸较大、轴压和胶结强度较小的试样中,可观察到更加显著的冲蚀效应。轴压和胶结强度为破碎带岩体蠕变的主控因素;而轴压、水压、胶结强度与内径尺寸四者均对岩体冲蚀产生了较大影响。 展开更多
关键词 岩石力学 断层岩体 应力-渗流耦合 蠕变变形 颗粒迁移
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岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型研究(Ⅰ):模型建立及其数值求解程序 被引量:26
15
作者 王军祥 姜谙男 宋战平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期626-637,644,共13页
在地下水渗流场、应力场、损伤场的耦合作用下更易造成隧道围岩坍塌或涌水等灾害。首先,将围岩材料视作各向同性连续介质,基于Drucker-Prager准则建立岩石弹塑性损伤本构模型,采用完全隐式返回映射算法实现弹塑性损伤本构方程的数值求... 在地下水渗流场、应力场、损伤场的耦合作用下更易造成隧道围岩坍塌或涌水等灾害。首先,将围岩材料视作各向同性连续介质,基于Drucker-Prager准则建立岩石弹塑性损伤本构模型,采用完全隐式返回映射算法实现弹塑性损伤本构方程的数值求解。其次,以上述研究为基础根据岩石处于弹塑性状态时渗透系数动态演化公式,建立岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型,并给出三场耦合情况下的数值求解迭代方法。针对耦合模型中涉及参数较多且不易测定的问题,基于差异进化算法原理建立智能反分析方法,对耦合模型中的损伤参数进行反演。最后,利用C++语言编制相应的岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合程序和参数反演程序,利用所编程序进行以下计算:(1)对智能反分析程序的性能、正确性进行分析,对比不同差异策略、交叉因子、变异因子的反演精度和收敛速度。(2)分别采用弹性模型和弹塑性损伤模型进行隧道围岩位移场、应力场的计算。(3)不考虑力学作用的情况下进行孔隙水压力、渗流量的计算。(4)采用所建耦合模型计算得到隧道围岩应力场、渗流场以及损伤场的相互影响规律。研究结果表明,基于差异进化算法的智能反分析程序能够较好地解决耦合模型中损伤参数不易确定的难题,为实际工程中获得不易测定的计算参数提供了有效的方法,同时所建立的耦合模型通过应力、渗流和损伤的相互作用更能够真实地反映出岩石材料的宏观破坏现象,所编计算程序能够模拟地下水渗流场、应力场、损伤场之间的耦合特性,为受地下水影响严重的工程建设提供了方法,研究结论为后期对实际隧道工程进行耦合计算奠定基础。 展开更多
关键词 弹塑性损伤本构模型 渗透系数 弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型 损伤参数反演
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岩石应力–渗流耦合真三轴试验系统的研制与应用 被引量:24
16
作者 尹立明 郭惟嘉 陈军涛 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期2820-2826,共7页
针对深部岩石所处的高地应力、强渗透水压等复杂的赋存环境特点,研制岩石应力–渗流耦合真三轴试验系统,并详细介绍系统的主要结构、功能和使用方法。该系统可独立伺服控制施加三维应力,利用声测系统对试件在三维应力和渗透水压作用下... 针对深部岩石所处的高地应力、强渗透水压等复杂的赋存环境特点,研制岩石应力–渗流耦合真三轴试验系统,并详细介绍系统的主要结构、功能和使用方法。该系统可独立伺服控制施加三维应力,利用声测系统对试件在三维应力和渗透水压作用下的裂隙扩展演化过程进行实时跟踪。通过对不同渗透水压条件下大尺寸花岗岩人造节理试件的真三轴加载试验,研究三维应力和渗透水压对渗透特性的影响,试验结果很好地反映出深部岩体的应力–渗流耦合特性。岩石应力–渗流耦合真三轴试验系统的研制和试验,丰富深部高地应力、强渗透水压等环境下岩石力学性质的研究手段,可为采动围岩遇水作用的稳定性及渗流灾害控制技术的研究提供科学的试验基础。 展开更多
关键词 岩石力学 应力–渗流耦合 大尺寸 高渗透水压 真三轴试验系统
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基于应力-渗流耦合理论的突水力学模型 被引量:21
17
作者 张勇 庞义辉 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期659-664,共6页
由于岩石渗透率的突跳现象与底板突水现象的力学机理相同,通过进行实验室三向应力下岩石渗流实验,从力学的角度对底板突水机理进行了合理的解释,并提出了底板突水的实用突水判据.结果表明:底板突水是由于底板应力场与承压水渗流场相互... 由于岩石渗透率的突跳现象与底板突水现象的力学机理相同,通过进行实验室三向应力下岩石渗流实验,从力学的角度对底板突水机理进行了合理的解释,并提出了底板突水的实用突水判据.结果表明:底板突水是由于底板应力场与承压水渗流场相互作用形成的,矿山压力导致底板隔水层中的裂隙扩展贯通是底板突水的必要条件,承压水在裂隙面的法向扩张力及切向剪切力大于裂隙面的内力是底板突水的充分条件.只有同时满足充分条件和必要条件时,底板突水事故才会发生,理论分析结果与现场突水规律一致. 展开更多
关键词 应力-渗流耦合理论 底板突水机理 底板突水的力学模型 采动矿压
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应力-渗流侵蚀耦合作用下粗糙裂隙渗流特性研究 被引量:20
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作者 王珂 盛金昌 +3 位作者 郜会彩 田晓丹 詹美礼 罗玉龙 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期30-40,共11页
在复杂应力和长期渗流侵蚀作用下岩体裂隙的表面形貌不断发生改变,导致岩体裂隙的渗流特性演化机理更加复杂。开展不同粗糙程度的石灰岩裂隙渗透试验,对比试验结果和渗透试验前后裂隙表面形貌特征,分析应力和渗流侵蚀耦合作用对粗糙裂... 在复杂应力和长期渗流侵蚀作用下岩体裂隙的表面形貌不断发生改变,导致岩体裂隙的渗流特性演化机理更加复杂。开展不同粗糙程度的石灰岩裂隙渗透试验,对比试验结果和渗透试验前后裂隙表面形貌特征,分析应力和渗流侵蚀耦合作用对粗糙裂隙表面形貌的改造影响,研究其渗流特性的演变规律。结果表明,在应力作用下粗糙程度不同的裂隙其渗流量随时间均呈现先快速减小,后趋于稳定的变化规律;不同粗糙度裂隙的等效水力隙宽和渗透率在试验初始时刻基近相等,随后均呈不断减小的趋势,但在应力和渗流侵蚀耦合作用下裂隙表面粗糙度越大,其等效水力隙宽和渗透率的下降幅值越大,试验结束时其稳定值越小;粗糙起伏程度小的裂隙,其渗流路径较均匀,流线平直,而粗糙起伏程度大的裂隙,表面出现沟槽流现象,渗流路径曲折延长;当裂隙表面粗糙凹凸体增多,与渗透水流的接触面积增大,应力和渗流侵蚀作用对裂隙表面形貌的溶蚀改造增强,使表面整体形态更粗糙起伏,而表面形态影响其渗流路径,致使裂隙表面沟槽流现象加剧,反过来影响裂隙渗流特性的演变规律。 展开更多
关键词 岩体裂隙 渗流特性 应力-渗流侵蚀耦合作用 粗糙度系数
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低透气性煤层水力冲孔和抽采钻孔瓦斯治理模拟研究 被引量:18
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作者 李喜员 荣海 范超军 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第1期11-16,共6页
为消除平煤十矿己15-16-24100工作面在准备和回采过程中的突出危险,精细化模拟研究了水力冲孔结合抽采钻孔的瓦斯治理过程。分析了瓦斯解吸、渗流及煤岩变形的相互作用,构建了煤层瓦斯运移应力-渗流耦合数学方程,采用有限元软件对其求解... 为消除平煤十矿己15-16-24100工作面在准备和回采过程中的突出危险,精细化模拟研究了水力冲孔结合抽采钻孔的瓦斯治理过程。分析了瓦斯解吸、渗流及煤岩变形的相互作用,构建了煤层瓦斯运移应力-渗流耦合数学方程,采用有限元软件对其求解,通过数值模拟己15-16-24100工作面顺层钻孔、底板巷穿层钻孔、水力冲孔掩护风巷、机巷和开切眼掘进及本煤层回采全过程,研究瓦斯抽采对降低工作面突出危险性的影响,并结合现场监测结果对抽采效果进行验证。研究结果表明:对己15-16煤层进行“穿层钻孔+顺层钻孔+穿层水力冲孔”综合抽采瓦斯可有效降低己15-16-24100工作面在准备和回采过程中的突出危险。在该设计方案下,己15-16煤层中残存瓦斯压力值降为0.25~0.45 MPa,相应的煤层残存瓦斯含量降为2.8~4.5 m^3/t,均满足平煤十矿煤与瓦斯突出防治规定要求。 展开更多
关键词 低透气性煤层 瓦斯治理 应力—渗流耦合 立体抽采 水力冲孔 精细化模拟
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渗透水压对节理应力-渗流耦合特性的影响试验研究 被引量:15
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作者 尹立明 陈军涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2563-2568,共6页
为研究渗透水压对节理应力-渗流耦合特性的影响,通过对6组人造节理试件恒定法向载荷和恒定法向刚度的压剪渗流试验,分析了应力和位移、节理水力开度以及透过率随剪切位移的变化趋势,获得了渗透水压对节理岩石应力-渗流耦合特性的影响规... 为研究渗透水压对节理应力-渗流耦合特性的影响,通过对6组人造节理试件恒定法向载荷和恒定法向刚度的压剪渗流试验,分析了应力和位移、节理水力开度以及透过率随剪切位移的变化趋势,获得了渗透水压对节理岩石应力-渗流耦合特性的影响规律。结果表明:节理试件的剪切应力和位移、水力开度以及透过率都与渗透水压密切相关。剪切应力随渗透水压的增大而减小,法向变形、水力开度和透过率却随渗透水压的增大而增大。在压剪渗流试验过程中,不同渗透压力的节理试件都发生了剪胀效应。研究可为深部岩体工程围岩遇水作用稳定性及渗流灾害控制技术提供科学的理论依据。 展开更多
关键词 应力-渗流耦合 恒定法向刚度 水力开度 透过率 渗透水压
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