煤矿水闸墙围岩渗流机理及失稳判据
发布时间：2022-02-11 17:20
我国煤矿水文地质条件复杂,矿井水害事故频发,设计并修建水闸墙是井下预防和治理煤矿突水的常用措施。但是,由于我国水闸墙的设计规范大多从墙体的结构稳定和力学强度出发,没有考虑水闸墙及其围岩的渗透性能,致使许多煤矿水闸墙发生渗漏、甚至突水失稳,威胁着矿井生产安全。国外学者虽然较早提出了抗渗安全系数的概念,但缺乏后续研究。当水闸墙挡水压力较大或运行时间较长后,水闸墙及其围岩中的裂隙就会形成导水通道,使渗流得以绕过水闸墙而引发渗漏。本文运用理论计算与分析、室内物理模拟试验和工程案例分析等手段,围绕水闸墙及其围岩的渗透机理及失稳判据这一科学问题进行了系统、深入地研究,主要取得了如下成果:⑴研究了煤矿水闸墙围岩渗流通道,提出了围岩发生贯穿性渗流时的临界水力坡度表达式,确定了水闸墙的挡水安全系数。通过对封堵水体、水闸墙和围岩特性的分析,总结出可能发生渗流的三种通道形式,即水闸墙与围岩的交界面、水闸墙围岩中的导水断层和水闸墙围岩中的导水裂隙,并选取了具有代表性的、能够反映工程地质、水文地质和施工质量的评价指标,对三种通道形成的可能性进行了量化和评价,确定了围岩导水通道贯穿系数,即围岩中能够导水的裂隙之间...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
研究技术路线图
介质理论(Equivalent Continuum T严密的设计和施工，墙体材料多为混凝土，其墙体自身直接产生破坏和渗漏的几率较小。在较致密的岩层或煤层，并尽可能地远离或避开，水闸墙运行过程中，巷道围岩的抗渗性能有岩块和结构面组成，结构面又可分为裂隙、上分布相对均匀，对岩体渗流能够起到至关以忽略不计时，宏观上就可以把具有这样裂就可视为等效连续介质渗流[114,115]。隙岩土介质的变形为弹性变形[115]，且表现出块两个部分的变形组成。煤矿井下水闸墙挡渗流。假设水闸墙封堵的地下水流沿着形状宽为 b 的平板的层流，如图 2-1 所示。其中矢量； ( )为地下水沿裂隙的法向水力坡度矢
（b）水闸墙围岩流网纵剖面示意图图 2-2 水闸地基与水闸墙围岩流网对比图omparison flow nets of sluice foundation and surrounding ro，先确定水闸墙围岩流网的边界。水闸墙迎水侧和势线；不透水的水闸墙与可透水的围岩之间接触的影响深度较大时，采用半径等于 1~1.5 倍轮廓后一根流线。此外，绘制流网时，还必须满足以下；② 除第一根紧挨水闸墙嵌入面的流线外，其他曲线；③ 流线和等势线组成近似正方形的网格。，可计算出渗流区内任一点的渗透压力、渗透坡度 个等压带，流网中方格边长为 = ，则渗透 = = = 为： = =
【参考文献】：
期刊论文
[1]深埋隧道穿越富水破碎带围岩突水机理[J]. 李廷春,吕连勋,段会玲,陈伟. 中南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[2]水岩耦合作用对软岩巷道变形影响的数值模拟[J]. 李刚,申金雷,李广贺,代连朋. 安全与环境学报. 2016(05)
[3]Protection against water or mud inrush in tunnels by grouting:A review[J]. Shucai Li,Rentai Liu,Qingsong Zhang,Xiao Zhang. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016(05)
[4]华北型煤矿底板断层突水水文地质分类研究[J]. 刘启蒙. 山西煤炭. 2016(05)
[5]Determining the rational layout parameters of the lateral high drainage roadway serving for two adjacent working faces[J]. Li Shugang,Shuang Haiqing,Wang Hongsheng. International Journal of Mining Science and Technology. 2016(05)
[6]松软围岩巷道高承压突水过断层注浆加固技术[J]. 陶文朋,陈酩知. 能源技术与管理. 2016(04)
[7]深层引流浅层注浆在巷道砂岩岩壁涌水中的应用[J]. 范崇岩,孙治范,王桂玉. 山东煤炭科技. 2016(08)
[8]深部开采底板裂隙扩展演化规律试验研究[J]. 陈军涛,郭惟嘉,尹立明,路畅,常西坤,张士川,张呈祥. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[9]大柳塔煤矿地下水库建设与水资源利用技术[J]. 陈苏社,黄庆享,薛刚,李瑞群. 煤炭科学技术. 2016(08)
[10]煤矿水闸墙设计施工技术综述与展望[J]. 隋旺华,杭远. 煤炭科学技术. 2016(08)
博士论文
[1]化学注浆固砂体高压渗透性及其微观机理[D]. 张改玲.中国矿业大学 2011
[2]基于模拟的水岩耦合变形破坏过程及机理研究[D]. 李根.大连理工大学 2011
[3]公路隧道施工阶段岩体围岩亚级分级研究[D]. 刘大刚.西南交通大学 2007
硕士论文
[1]岩体裂隙溃水溃砂注浆治理模拟试验[D]. 綦建峰.中国矿业大学 2015
[2]煤矿地下水库挡水坝体防渗型式与渗控效果研究[D]. 陈阳.清华大学 2015
[3]含裂隙水巷道变形破坏特征研究[D]. 王昆.安徽理工大学 2014
[4]公路隧道裂隙水涌突机制与处治对策研究[D]. 刘鹏.成都理工大学 2014
[5]特大型灰岩突水动水注浆封堵技术研究[D]. 刘志刚.山东科技大学 2006
[6]帷幕截流技术在大水矿井治水中的应用[D]. 桑红星.山东科技大学 2005
[7]岩石渗透率自动测试系统的研制[D]. 闵令元.合肥工业大学 2003
本文编号：3620663
【文章来源】：中国矿业大学江苏省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
研究技术路线图
介质理论(Equivalent Continuum T严密的设计和施工，墙体材料多为混凝土，其墙体自身直接产生破坏和渗漏的几率较小。在较致密的岩层或煤层，并尽可能地远离或避开，水闸墙运行过程中，巷道围岩的抗渗性能有岩块和结构面组成，结构面又可分为裂隙、上分布相对均匀，对岩体渗流能够起到至关以忽略不计时，宏观上就可以把具有这样裂就可视为等效连续介质渗流[114,115]。隙岩土介质的变形为弹性变形[115]，且表现出块两个部分的变形组成。煤矿井下水闸墙挡渗流。假设水闸墙封堵的地下水流沿着形状宽为 b 的平板的层流，如图 2-1 所示。其中矢量； ( )为地下水沿裂隙的法向水力坡度矢
（b）水闸墙围岩流网纵剖面示意图图 2-2 水闸地基与水闸墙围岩流网对比图omparison flow nets of sluice foundation and surrounding ro，先确定水闸墙围岩流网的边界。水闸墙迎水侧和势线；不透水的水闸墙与可透水的围岩之间接触的影响深度较大时，采用半径等于 1~1.5 倍轮廓后一根流线。此外，绘制流网时，还必须满足以下；② 除第一根紧挨水闸墙嵌入面的流线外，其他曲线；③ 流线和等势线组成近似正方形的网格。，可计算出渗流区内任一点的渗透压力、渗透坡度 个等压带，流网中方格边长为 = ，则渗透 = = = 为： = =
【参考文献】：
期刊论文
[1]深埋隧道穿越富水破碎带围岩突水机理[J]. 李廷春,吕连勋,段会玲,陈伟. 中南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[2]水岩耦合作用对软岩巷道变形影响的数值模拟[J]. 李刚,申金雷,李广贺,代连朋. 安全与环境学报. 2016(05)
[3]Protection against water or mud inrush in tunnels by grouting:A review[J]. Shucai Li,Rentai Liu,Qingsong Zhang,Xiao Zhang. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016(05)
[4]华北型煤矿底板断层突水水文地质分类研究[J]. 刘启蒙. 山西煤炭. 2016(05)
[5]Determining the rational layout parameters of the lateral high drainage roadway serving for two adjacent working faces[J]. Li Shugang,Shuang Haiqing,Wang Hongsheng. International Journal of Mining Science and Technology. 2016(05)
[6]松软围岩巷道高承压突水过断层注浆加固技术[J]. 陶文朋,陈酩知. 能源技术与管理. 2016(04)
[7]深层引流浅层注浆在巷道砂岩岩壁涌水中的应用[J]. 范崇岩,孙治范,王桂玉. 山东煤炭科技. 2016(08)
[8]深部开采底板裂隙扩展演化规律试验研究[J]. 陈军涛,郭惟嘉,尹立明,路畅,常西坤,张士川,张呈祥. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[9]大柳塔煤矿地下水库建设与水资源利用技术[J]. 陈苏社,黄庆享,薛刚,李瑞群. 煤炭科学技术. 2016(08)
[10]煤矿水闸墙设计施工技术综述与展望[J]. 隋旺华,杭远. 煤炭科学技术. 2016(08)
博士论文
[1]化学注浆固砂体高压渗透性及其微观机理[D]. 张改玲.中国矿业大学 2011
[2]基于模拟的水岩耦合变形破坏过程及机理研究[D]. 李根.大连理工大学 2011
[3]公路隧道施工阶段岩体围岩亚级分级研究[D]. 刘大刚.西南交通大学 2007
硕士论文
[1]岩体裂隙溃水溃砂注浆治理模拟试验[D]. 綦建峰.中国矿业大学 2015
[2]煤矿地下水库挡水坝体防渗型式与渗控效果研究[D]. 陈阳.清华大学 2015
[3]含裂隙水巷道变形破坏特征研究[D]. 王昆.安徽理工大学 2014
[4]公路隧道裂隙水涌突机制与处治对策研究[D]. 刘鹏.成都理工大学 2014
[5]特大型灰岩突水动水注浆封堵技术研究[D]. 刘志刚.山东科技大学 2006
[6]帷幕截流技术在大水矿井治水中的应用[D]. 桑红星.山东科技大学 2005
[7]岩石渗透率自动测试系统的研制[D]. 闵令元.合肥工业大学 2003
本文编号：3620663
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