充水煤巖邊坡滲流—損傷耦合規(guī)律研究.pdf

1、中國露天采煤業(yè)發(fā)展迅速,格局發(fā)生重大調(diào)整,充水煤巖邊坡在滲流場與應(yīng)力場耦合作用下的變形失穩(wěn)、災(zāi)害控制及監(jiān)測監(jiān)控等已成為本領(lǐng)域研究的重大課題。論文結(jié)合現(xiàn)場實踐,采用實驗測試、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,對滲流-應(yīng)力共同作用下充水煤巖邊坡的損傷變形進行了系統(tǒng)深入研究,開發(fā)了滲流-損傷耦合模型的有限元程序,進行了數(shù)值求解,并同現(xiàn)場實測結(jié)果進行了對比分析。通過粘性土充水損傷直剪實驗,得出不同圍壓和含水率的損傷度曲線,并擬合出圍壓-含水率

2、-損傷度方程;通過孔隙水壓力消散實驗,得出粘性土某一消散度下的消散系數(shù),擬合出相應(yīng)孔隙水壓力消散方程;通過充水作用下煤巖體損傷實驗,得到了煤巖圍壓-孔隙水壓破裂強度曲線,并擬合出圍壓-充水損傷強度方程以及煤巖損傷度與圍壓關(guān)系擬合曲線和方程,為煤巖邊坡滲流-損傷耦合作用規(guī)律研究提供了可靠的基礎(chǔ)參數(shù)。研究滲流-應(yīng)力共同作用下煤巖體的損傷變形,綜合煤巖體初始損傷和損傷演化特性,建立了煤巖體滲流-損傷耦合本構(gòu)模型及煤巖體滲透張量演化方程。從煤巖

3、體結(jié)構(gòu)力學(xué)出發(fā),在建立孔隙-煤巖體介質(zhì)的流固耦合模型的基礎(chǔ)上,提出了基于壓剪型和張開型裂隙的煤巖體滲流-損傷耦合數(shù)學(xué)模型,探討了煤巖體斷裂損傷效應(yīng)對滲透張量的影響?；趽p傷實驗和滲流-損傷耦合理論研究結(jié)果,進一步開發(fā)了滲流-損傷耦合模型的有限元程序,并應(yīng)用于哈爾烏素露天礦充水基底排土場和東明露天礦充水礦坑邊坡的穩(wěn)定性評價中。采用滲流-損傷耦合理論,從滲流力學(xué)和煤巖力學(xué)的角度對充水過程中煤巖的潤濕過程、邊坡滲流場分布、損傷場的演化等進行了