基于渗流应力耦合岩体裂隙扩展规律研究

发布时间：2017-04-02 22:00

  本文关键词：基于渗流应力耦合岩体裂隙扩展规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：采矿工程研究对象包含大量裂隙岩体，其中富含的大量裂隙使其与其他均匀介质有着不同的力学特性。采动裂隙岩体主要受地下水渗流和围岩应力共同作用，因此研究裂隙岩体在渗流应力耦合状态下裂隙的萌生、扩展、贯通规律具有重要意义。本文综合应用理论分析、数值模拟等手段，从渗透水压力与围岩侧压力两个影响因素系统研究了渗流应力耦合作用下裂隙岩体中裂隙的扩展规律，得到如下主要结论。 （1）运用断裂力学与经典力学理论，，推导了渗流应力耦合状态下裂隙岩体裂纹扩展长度公式；运用最大周向应力理论，推导了单条裂纹在受拉、纯剪切、拉剪应力及压剪应力状态下的起裂判据；并且推导了两共线裂隙、两不重叠裂隙以及两重叠裂隙在渗流应力耦合作用下裂纹的扩展强度。 （2）运用扩展有限元建立了裂隙岩体试样模型，数值计算了裂隙岩体中单条裂隙和两裂隙在渗流应力耦合过程中的扩展过程。分析了不同侧压力和水压力对单条裂隙扩展的影响，以及两裂隙在不同水压力下裂隙扩展的变化规律。 （3）分析底板隔水层厚度及工作面长度两因素影响下隔水层的阻水能力，推导出底板突水极限水压值公式，并建立了相应的数值计算模型，模拟了底板在不同工作面长度及隔水层厚度时裂隙扩展过程，分析了隔水层阻水能力的基本规律。
【关键词】：裂隙岩体 渗透水压力 扩展有限元 底板突水
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD311
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-11
• 图清单11-15
• 表清单15-16
• 变量注释表16-17
• 1 绪论17-26
• 1.1 选题背景和研究意义17
• 1.2 国内外研究现状17-25
• 1.3 主要研究内容及技术路线25-26
• 2 渗流应力耦合作用的断裂模型26-48
• 2.1 裂纹起裂判据26-30
• 2.2 水压力作用下裂隙岩体变形特征30-39
• 2.3 两裂纹渗流耦合状态下的扩展与贯通39-47
• 2.4 本章小结47-48
• 3 渗流应力耦合下裂隙扩展的扩展有限元分析48-66
• 3.1 扩展有限元数值模拟软件48-49
• 3.2 扩展有限元模拟中耦合方程的建立49-51
• 3.3 单条裂隙在渗流应力耦合作用下的扩展规律51-59
• 3.4 两裂隙在渗流应力耦合作用下的扩展规律59-65
• 3.5 本章小结65-66
• 4 采场底板突水影响因素分析及数值模拟66-75
• 4.1 底板突水影响因素分析66-68
• 4.2 底板突水极限水压值计算68-70
• 4.3 底板裂隙扩展数值模拟70-74
• 4.4 本章小结74-75
• 5 结论与展望75-77
• 5.1 主要结论75
• 5.2 研究展望75-77
• 参考文献77-82
• 作者简历82-84
• 学位论文数据集84

【参考文献】

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本文编号：283195