›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (12): 3439-3446.doi: 10.16285/j.rsm.2015.12.014
王春光1, 2, 3,王长盛1,陶志刚2,蒋宇静1,谭云亮1,魏明尧3,崔光磊3,吴学震1, 4
WANG Chun-guang1, 2, 3, WANG Chang-sheng1, TAO Zhi-gang2, JIANG Yu-jing1,TAN Yun-liang1, WEI Ming-yao3, CUI Guang-lei3, WU Xue-zhen1, 4
摘要: 气体运移引起煤体变形是研究煤层气抽采、预防瓦斯突出与温室气体的地质封存的核心问题。一般认为,有效应力变化是控制岩土类材料骨架变形的关键因素。但大量测试结果表明,煤的渗透率与有效应力(或者孔隙压力)表现出非线性关系。为此,应实时观测在静孔隙压力与三轴应力状态下氦气流动导致原煤变形演化全过程。在静孔隙压力状态下煤体积经历从收缩到回弹过程。注气压力越大,煤的收缩与回弹量越大,且收缩量总是大于回弹量。在三轴应力状态下注气初期煤样迅速膨胀。随着注气达到平衡状态,煤变形过程与约束条件表现出紧密相关性,即在应力约束下煤的膨胀率相比注气初期明显减缓;在位移约束下煤由膨胀转向收缩。上述试验结果表明,仅有孔隙压力作用下,煤基质与裂隙之间孔隙压力差可以压缩煤体,随着气体扩散的进行,可恢复煤的部分压缩变形量。在三轴应力状态下,煤的总体变形是裂隙与基质两者变形共同作用的结果。在应力约束下煤基质与裂隙可以自由膨胀。而煤体在位移约束下,因气体扩散导致煤基质膨胀只能挤压裂隙。根据上述实测结果探讨注气导致煤骨架变形演化机制,为深入理解煤裂隙与基质相互作用对煤渗透率演化提供试验依据。
中图分类号:
[1] | 蒋中明, 刘澧源, 赵海斌, 唐 栋, 胡 炜, 梅松华, 李 鹏, . 地下储气库热力耦合数值分析动态边界条件研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1149-1157. |
[2] | 刘世伟,盛 谦,朱泽奇,龚彦峰,崔 臻,李建贺,张善凯,. 隧道围岩内地下水渗流边界效应影响研究[J]. , 2018, 39(11): 4001-4009. |
[3] | 邓高阳,肖 明,陈俊涛. 基于变分不等式的地下洞室渗流边界模拟[J]. , 2017, 38(3): 762-768. |
[4] | 李 赞 ,雷国辉,付崔伟, . 砂墙地基二维固结自由应变解[J]. , 2016, 37(6): 1613-1622. |
[5] | 李 浪,王明洋,范鹏贤,程怡豪,李治中,蒋海明. 深地下工程模型试验加卸载装置的研制[J]. , 2016, 37(1): 297-304. |
[6] | 储 亚 ,刘松玉 ,蔡国军 , . 原位贯入装置标定罐模型试验研究与发展[J]. , 2015, 36(S1): 452-458. |
[7] | 张文杰,赵 培,贾文强. 一维对流-扩散试验各种边界条件及其统一形式解析解[J]. , 2015, 36(10): 2759-2764. |
[8] | 上官士青 ,杨 敏 ,李卫超 , . 被动桩水平位移荷载施加位置的探讨[J]. , 2015, 36(10): 2934-2938. |
[9] | 屠红珍 ,徐衍徽 ,谢立全,. 软基真空预压加固的注气增效机制与数值分析[J]. , 2014, 35(S2): 600-606. |
[10] | 赵跃堂,罗中兴,李振慧,储 程. 深埋地下结构静动力耦合响应分析的边界条件设置方法[J]. , 2013, 34(5): 1495-1500. |
[11] | 张乐文 ,张德永 ,邱道宏. 径向基函数神经网络在地应力场反演中的应用[J]. , 2012, 33(3): 799-804. |
[12] | 冯大阔,侯文峻,张建民,张 嘎. 不同法向边界条件接触面三维力学特性的试验研究[J]. , 2010, 31(8): 2419-2424. |
[13] | 陈 锋,杨海军,杨春和. 盐岩储气库注气排卤期剩余可排卤水分析[J]. , 2009, 30(12): 3602-3606. |
[14] | 胡 琦,凌道盛,陈云敏. 基于Melan解的水平基床系数分析方法及工程运用[J]. , 2009, 30(1): 33-39. |
[15] | 张传庆 ,周 辉 ,冯夏庭 ,张振华 ,董绍尧 . 局域地应力场获取的插值平衡方法[J]. , 2008, 29(8): 2016-2024. |
|