基于分形理论的破碎煤岩体非Darcy渗流特性试验研究

发布时间：2020-06-26 23:04

【摘要】：破碎岩体的渗透性比未受损岩体的渗透性高出很多倍,所以渗透导致的灾害多发于破碎煤岩区域,而井下工程中由于含水条件的不同,使得不同湿度下破碎岩体的粒度分形有较大差异,进而影响破碎岩体的孔隙度,改变其非Darcy渗流特性。因此,研究不同级配破碎煤岩非Darcy渗流特性,对矿井安全生产有着重要的理论意义。本文将分形几何与破碎煤岩多孔介质理论结合起来,分析不同级配破碎煤岩体试样的压实变形以及粒度分形维数与孔隙度之间的变化规律,拟合破碎煤岩多孔介质轴向位移和轴向应力之间的关系式,构建粒度分形维数与孔隙度、应力之间的数学关系模型。利用DNS200电子万能试验机,进行不同湿度下标准煤岩样的相似材料力学性质试验,分析抗压强度、弹性模量、应力、应变以及轴向应力作用下裂隙发育程度。试验结果表明本次试验的标准试样随湿度每增加15%其抗压强度降低22.70%左右,弹性模量降低25.65%左右;利用DDL600电子万能试验机,进行不同湿度不同级配破碎煤样粒度分形维数压实特性试验,分析在此环境下分形维数和压缩模量随轴向应力的变化规律。基于分形理论分析轴向应力作用下不同级配破碎煤岩体的渗流特性,分析粒度分形维数对渗透特性的影响,研究结果表明破碎煤样在分形维数D2.4时,渗透率KN变化梯度较大,分形维数D2.4时,渗流趋于0，并建立轴向应力与破碎样渗流分形理论模型。本文通过对破碎煤岩多孔介质的粒度分形维数与孔隙度、渗透率变化规律研究,丰富了粒度分形渗流理论,为采矿工程、地下水工程和地质工程等领域的非Darcy渗流问题提供了理论依据。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD315

【参考文献】

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本文编号：2731015