基于损伤过程耦合的断层空间滞后突水分析

发布时间：2021-10-30 20:01

　　为了研究过断层破碎带空间上滞后突水问题,围岩变形破坏全过程应力渗透耦合模型被应用于涌水及稳定性分析。试验获得的岩石渗透率应变演化全过程曲线被进行三次样条插值平滑处理,得到不同岩性的流固耦合函数模型,并嵌入到COMSOL Multiphysics中进行计算。模拟结果表明:基于试验曲线的流固耦合模型计算得到的扰动范围更大,在断层外影响范围为25 m;巷道掘进过程中,工作面拱肩部位更易形成涌水;裂隙带对于巷道开挖过的影响范围为通过裂隙带前后40 m,过裂隙带后突水风险达到最大;滞后突水时间为1.2到2.5 d,并且与地层中应力场、渗流场分布有关。通过本文研究,利用试验曲线建立的渗流耦合模型获得了断层空间滞后突水机制,修正了滞后突水发生的可能位置和加固范围。 

【文章来源】：地下空间与工程学报. 2020,16(05)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

地质资料示意图与模拟计算模型

图2为使用的耦合路线。在本研究中，假设岩体为多孔介质，渗流特性符合达西定律。对试验获得的数据进行平滑处理作为材料本构。破坏准则使用D-P准则。渗流对应力的影响通过Biot有效应力原理耦合，应力对渗流的影响通过应变改变渗透率。以上关系可表达用以下方程表示:

输入时，将曲线中所有的拐点、驻点进行三次样条插值平滑处理。在工程中，破碎带内岩土体的渗透特性与同种材料岩块的渗透性质差异巨大。因此，模拟裂隙带内的渗透时，需要对裂隙带内材料的渗透性进行修正。根据吴基文等[25]现场试验后的结果，模型裂隙带的渗透率相较岩块试验，普遍高了3～10倍。此处考虑到地质资料以及周围煤层开采影响，对岩层渗透系数的提升倍数为10。各岩层使用数据如图3所示。其中，由于破碎带使用的全风化泥岩的渗透系数数据较特殊，绘制于次要横、纵坐标轴。2.2 蠕变模型

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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[3]带压开采底板构造裂隙带活化导渗机制[D]. 张蕊.中国矿业大学 2014
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硕士论文
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本文编号：3467340