损伤和剪胀效应对裂隙煤体渗透率演化规律的影响研究

发布时间：2017-11-19 04:09

  本文关键词：损伤和剪胀效应对裂隙煤体渗透率演化规律的影响研究

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【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FLAC~(3D)软件进行二次开发,建立了基于双重孔隙模型的TOUGH2(CH_4)-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。
【作者单位】： 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室;重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室;中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地;
【基金】：国家自然科学基金(No.51474204,No.51504235,No.41202194) 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放研究基金(No.13KF05) 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室开放课题(No.2011DA105287-FW201412) 中国博士后科学基金(No.2013M542097) 山东省矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地开放基金(No.MDPC2013KF03)~~
【分类号】：TD712
【正文快照】： This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51474204,51504235 and 41202194),the Open Projects of State KeyLaboratory of Coal Resources and Safe Mining,CUMT(13KF05),the Open Projects of State Key Laboratory of Coal Mine Dis

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 盛金昌,速宝玉,王媛,詹美礼;裂隙岩体渗流-弹塑性应力耦合分析[J];岩石力学与工程学报;2000年03期

2 王臻;RUTQVIST Jonny;左建平;戴瑛;;裂隙单元修正等效渗透率模型及其验证[J];岩石力学与工程学报;2013年04期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭海庆;;应用两场耦合理论解析复杂岩基长期变形疑点[J];河海大学学报(自然科学版);2008年05期

2 南世卿;葛海源;高谦;;采场围岩流固耦合数值模拟与充填采矿参数优化[J];金属矿山;2011年06期

3 侯伟;仵彦卿;丁卫华;;裂隙岩体渗流场与应力场耦合研究进展与展望[J];山西建筑;2006年15期

4 周冬冬;高谦;余伟健;翟淑花;;司家营铁矿阶段充填法开采流固耦合数值模拟[J];矿业研究与开发;2010年02期

5 C.Lambert;C.Coll;;Discrete modeling of rock joints with a smooth-joint contact model[J];Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering;2014年01期

6 张玉军;杨超帅;琚晓冬;;一种确定双重孔隙介质黏聚力与内摩擦角的方法及其有限元分析[J];中国科学:技术科学;2014年02期

7 王姣;李长冬;雍睿;梁德明;;三峡库区侏罗系不同类型结构面抗剪强度对比[J];煤田地质与勘探;2014年05期

8 刘建峰;;观澜河顶管穿越工程流固耦合研究[J];山西建筑;2015年03期

9 郑少河,朱维申,王书法;承压水上采煤的固流耦合问题研究[J];岩石力学与工程学报;2000年04期

10 路保平,张传进,鲍洪志;油气开发过程中岩石力学性质变化规律实验研究[J];岩石力学与工程学报;2000年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 张国新;葛劭卿;陈平;;岩石裂隙中非恒定渗流与变形耦合作用的DDA方法[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集（一）[C];2007年

2 孙锋;张顶立;任国鹏;陈辉;;海底隧道风化槽突水机制细观模拟及工程应用[A];2014中国隧道与地下工程大会（CTUC）暨中国土木工程学会隧道及地下工程分会第十八届年会论文集[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘杰;裂隙岩体渗流场及其与应力场耦合的参数反问题研究[D];河海大学;2002年

2 郭海庆;复杂混凝土坝坝基对坝体结构行为影响的分析理论和方法研究[D];河海大学;2002年

3 杜炜平;隧道开挖地质灾害规律与防治对策研究[D];中南大学;2001年

4 贺玉龙;三场耦合作用相关试验及耦合强度量化研究[D];西南交通大学;2003年

5 谢兴华;岩体水力劈裂机理试验及数值模拟研究[D];河海大学;2004年

6 崔中兴;基于CT实时观测的水—岩力学耦合机理研究[D];西安理工大学;2005年

7 郑晓;油料压榨理论与试验研究[D];武汉理工大学;2005年

8 杜永军;套损的影响因素地层的流体压力与地应力研究[D];哈尔滨工程大学;2005年

9 曹广祝;岩石CT尺度小裂纹扩展与渗流特性研究[D];西安理工大学;2005年

10 罗平平;裂隙岩体可灌性及灌浆数值模拟研究[D];河海大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 王余岩;节理岩体中大跨度隧道的离散元法分析[D];重庆大学;2014年

2 丛璐;库水升降条件下库区及邻谷岸坡稳定性研究[D];长安大学;2014年

3 陈德飞;气体吸附对煤岩渗流及力学性质的影响[D];西南石油大学;2014年

4 李化;基于三维表面形貌参数的花岗岩节理剪切破坏基本规律的研究[D];成都理工大学;2014年

5 郑长龙;急倾斜相邻矿体采动影响与采矿方法研究[D];江西理工大学;2014年

6 周来诚;煤岩气藏注入CO_2/N_2实验及数值模拟研究[D];西南石油大学;2015年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 Jonny Rutqvist;Colin Leung;Andrew Hoch;Yuan Wang;Zhen Wang;;Linked multicontinuum and crack tensor approach for modeling of coupled geomechanics, fluid flow and transport in fractured rock[J];Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering;2013年01期

2 陶振宇,沈小莹;库区应力场的耦合分析[J];武汉水利电力学院学报;1988年01期

3 宋晓晨,徐卫亚;裂隙岩体渗流模拟的三维离散裂隙网络数值模型(Ⅰ):裂隙网络的随机生成[J];岩石力学与工程学报;2004年12期

4 赵红亮,陈剑平;裂隙岩体三维网络流的渗透路径搜索[J];岩石力学与工程学报;2005年04期

5 陈平，张有天;裂隙岩体渗流与应力耦合分析[J];岩石力学与工程学报;1994年04期

6 周创兵,熊文林;双场耦合条件下裂隙岩体的渗透张量[J];岩石力学与工程学报;1996年04期

7 耿克勤,吴永平;拱坝和坝肩岩体的力学和渗流的耦合分析实例[J];岩石力学与工程学报;1997年02期

8 宋晓晨,徐卫亚;裂隙岩体渗流概念模型研究[J];岩土力学;2004年02期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李传亮;;地面渗透率与地下渗透率的关系[J];新疆石油地质;2008年05期

2 李志强;鲜学福;;煤体渗透率随温度和应力变化的实验研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年S1期

3 李宏艳;齐庆新;梁冰;彭永伟;邓志刚;李春睿;;煤岩渗透率演化规律及多尺度效应分析[J];岩石力学与工程学报;2010年06期

4 马强;;Uniaxial-strain条件下渗透率变化实验研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2010年06期

5 刘浩;蔡记华;肖长波;王济君;陈宇;;热处理提高煤岩渗透率的机理[J];石油钻采工艺;2012年04期

6 郭红强;冯增朝;刘志祥;王彦琪;;煤体应变对渗透率的影响分析[J];煤矿安全;2013年04期

7 谢国安;上流压力对测定岩样渗透率的影响[J];大庆石油地质与开发;1985年03期

8 陈佩珍,徐丽萍,何宗斌,刘传海;渗透率逐点解释深度序列模型及其释解系统[J];测井技术;1988年04期

9 Manmath N.Panda;关振良;谢丛姣;;用粒度分布参数计算单相渗透率[J];地质科学译丛;1995年03期

10 问晓勇;伊向艺;卢渊;管保山;梁莉;刘萍;;不同压裂液对煤岩渗透率伤害实验评价初探[J];石油化工应用;2011年03期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 魏斌;;利用流动单元计算高含水油田渗透率[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年

2 高红梅;兰永伟;赵继涛;于秀娟;马强;;温度和应力耦合条件下岩石渗透规律实验研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年

3 谢馥励;马俊;阎守国;王克协;;利用井孔偶极弯曲波求取VTI孔隙介质渗透率的研究[A];中国地球物理学会第二十三届年会论文集[C];2007年

4 王克协;马俊;伍先运;张碧星;;利用偶极声测井中弯曲模反演渗透率的方法研究[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年

5 汪洋;姜瑞忠;何伟;邢永超;;气体在页岩储层中的渗流状态及渗透率表征方法研究[A];第十三届全国水动力学学术会议暨第二十六届全国水动力学研讨会论文集——B水动力学基础[C];2014年

6 尹太举;张昌民;;濮53块在开发过程中的储层动态变化[A];中国西部复杂油气藏地质与勘探技术研讨会论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 董抒华;纤维预制件渗透率的预测及其浸润过程有限元模拟[D];山东大学;2014年

2 郑贵强;不同煤阶煤的吸附、扩散及渗流特征实验和模拟研究[D];中国地质大学(北京);2012年

3 潘荣锟;载荷煤体渗透率演化特性及在卸压瓦斯抽采中的应用[D];中国矿业大学;2014年

4 马强;煤层气储层渗透率变化规律理论与实验研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

5 王会杰;深部裂隙煤岩渗流性质的试验研究[D];中国矿业大学（北京）;2013年

6 王启立;石墨多孔介质成孔逾渗机理及渗透率研究[D];中国矿业大学;2011年

7 贺玉龙;三场耦合作用相关试验及耦合强度量化研究[D];西南交通大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王强;煤层中一氧化碳的渗透规律研究[D];河北联合大学;2014年

2 于跃;注浆加固煤体力学性质与渗透率试验研究[D];黑龙江科技大学;2015年

3 贝雷;复合肥体系氮磷钾养分透膜性质研究[D];合肥工业大学;2015年

4 吴曼;超低渗透率测量系统的测试标定及初步实验结果[D];中国地震局地质研究所;2011年

5 高浩锋;砂岩、泥质岩和煤岩渗透率非均质性的初步研究[D];西北大学;2011年

6 梁浩楠;应力/时间相关裂隙渗透率模型及应用[D];中国矿业大学;2014年

7 王胜利;利用偶极声波测井资料反演渗透率的研究[D];中国石油大学;2011年

8 马强;长6期子长—安塞河流—三角洲砂体渗透率测井解释模型建立[D];西北大学;2012年

9 马媛;油藏渗透率粗化算法研究与实现[D];西安石油大学;2010年

10 张菁;镇泾砂岩油藏渗透率有效应力实验研究[D];西南石油大学;2014年

，

本文编号：1202249