›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (2): 574-582.doi: 10.16285/j.rsm.2016.02.031
魏明尧1, 2, 3,王春光1, 4,崔光磊1,檀玉玲1,张守文1
WEI Ming-yao1, 2, 3, WANG Chun-guang1, 4, CUI Guang-lei1, TAN Yu-ling1, ZHANG Shou-wen1
摘要: 煤层瓦斯渗透率是影响瓦斯抽采和动力灾害防治的重要参数。为了研究煤体损伤和剪胀变形对渗透率的影响,首先引入损伤变量反映煤体损伤破坏状态,建立了基于体应变增量的煤体损伤本构模型。并采用Hurst指数表征裂隙表面粗糙度,基于裂隙表面的分形特征,建立了裂隙渗透率在压缩和剪切作用下的演化模型。通过对TOUGH2和FLAC3D软件进行二次开发,建立了基于双重孔隙模型的TOUGH2(CH4)-FLAC气-固耦合数值分析工具。采用本软件对煤样单轴压缩过程进行模拟分析,结果表明:煤体的破坏是损伤单元累积和贯通的结果,最终形成贯通煤体的损伤带是造成煤体失稳破坏的主因;围岩内的渗透率增加区域与损伤区位置基本一致,其中裂隙系统的渗透率增加幅度最大可达2个数量级;剪切破坏区的裂隙发生剪胀变形,引起裂隙渗透率大幅增加。建立的理论模型与数值计算工具为制定瓦斯治理措施提供了理论指导。
中图分类号:
TU 45
[1] | 王 伟 ,李雪浩 ,胡大伟 ,曹亚军 , . 脆性岩石三轴压缩渐裂过程中的渗透性演化规律研究[J]. , 2016, 37(10): 2761-2768. |
[2] | 张春会 ,赵莺菲,王来贵 ,于永江,. 采动煤岩渗透率演化模型及数值模拟[J]. , 2015, 36(8): 2409-2418. |
[3] | 崔 岚,郑俊杰,章荣军,张 威. 考虑剪胀效应的深埋圆形隧道围岩应变软化弹塑性解[J]. , 2014, 35(4): 1187-1193. |
[4] | 张维庆 ,张玉军 . 考虑饱和度修正的应力腐蚀和压力溶解作用热-水-应力耦合过程有限元分析[J]. , 2013, 34(S1): 523-532. |
[5] | 李琛亮 ,沈振中 ,赵 坚 ,郭玉嵘 ,魏金帅 . 双重介质渗流水力特性试验装置研究及应用[J]. , 2013, 34(8): 2421-2429. |
[6] | 高树生,钱根宝,王 彬,杨作明,刘华勋. 新疆火山岩双重介质气藏供排气机理数值模拟研究[J]. , 2011, 32(1): 276-280. |
[7] | 张 文,王泽文,乐励华. 双重介质中的一类核素迁移数学模型及其反演[J]. , 2010, 31(2): 553-558. |
[8] | 赵延林,王卫军,曹 平,王 军,赵阳升. 不连续面在双重介质热-水-力三维耦合分析中的有限元数值实现[J]. , 2010, 31(2): 638-644. |
[9] | 赵明华,龙 照,邹新军. 基于剪胀效应的桩底嵌岩锚杆荷载传递分析法[J]. , 2008, 29(7): 1938-1942. |
[10] | 吕兆兴 ,冯增朝 ,赵阳升 ,谭礼平,. 孔隙裂隙双重介质的三维逾渗数值模拟研究[J]. , 2007, 28(S1): 291-294. |
[11] | 赵 瑜 ,李晓红 ,卢义玉 ,靳晓光 , . 块裂结构岩质边坡水力学模型及数值模拟[J]. , 2005, 26(6): 995-999. |
[12] | 张社荣,杨璐玲,钟登华. 裂隙岩体渗流场分析及其三维有限元程序设计[J]. , 2005, 26(1): 46-49. |
[13] | 陈铁林 ,周 成 ,沈珠江 ,. 粘土变形特性分析[J]. , 2004, 25(4): 522-528. |
|