由于特殊的地質(zhì)構(gòu)造,晚古生代華北型煤田在承壓水以及采動誘發(fā)的循環(huán)荷載過程中易受到底板突水威脅。防治水害的基礎(chǔ)在于研究這種應力路徑下巖石的性能,特別是圍壓作用下材料在塑性階段的變形和流固耦合特性。基于廣義塑性力學理論,本文采用了循環(huán)加卸載實驗和理論推導方法,著重研究了加載面非等向演化和彈塑性耦合對彈塑性剛度矩陣的影響,由此導出了滲透系數(shù)、有效應力系數(shù)與圍壓、塑性應變的數(shù)學表達式,構(gòu)建了雙屈服面彈塑性耦合力學模型及相應的流固耦合模型。由實測數(shù)據(jù)驗證了理論模型的合理性,并實現(xiàn)了參數(shù)反演。數(shù)值模擬了工程現(xiàn)場,深入研究了煤層賦存環(huán)境和開采擾動引發(fā)的底板突水機制,取得了創(chuàng)新性成果如下:（1）摒棄了傳統(tǒng)的加載面硬化和總量型流動法則假設(shè)。通過三軸壓縮循環(huán)加卸載試驗以及相應的數(shù)據(jù)處理方法,得到了加載面隨塑性應變呈現(xiàn)“三段式不等向硬化”現(xiàn)象。同一應力狀態(tài)下第三塑性主應變會優(yōu)先產(chǎn)生,其值大于第一塑性主應變,解釋了初始各向同性巖石在塑性變形階段的各向異性行為。通過采動應力實測數(shù)據(jù)得到了開采過程中底板主應力幾乎不發(fā)生旋轉(zhuǎn)結(jié)果,驗證了雙屈服面彈塑性耦合力學模型的合理性。（2）定量描述了巖石的彈塑性耦合特性。塑性段... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：261 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
變量注釋表
1 緒論
    1.1 問題的提出和研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 存在的主要問題
    1.4 本文研究內(nèi)容及技術(shù)路線
    1.5 主要創(chuàng)新點
2 雙屈服面彈塑性耦合力學模型
    2.1 力學理論框架
    2.2 塑性本構(gòu)關(guān)系
    2.3 彈塑性耦合力學參數(shù)
    2.4 各擬合函數(shù)中參數(shù)物理意義簡析
    2.5 小結(jié)
3 巖石流固耦合特性
    3.1 流固耦合理論框架
    3.2 滲透系數(shù)
    3.3 有效應力系數(shù)
    3.4 關(guān)于高孔隙水壓力對巖石塑性變形影響的探討
    3.5 小結(jié)
4 材料參數(shù)識別與模型驗證
    4.1 巖樣力學參數(shù)
    4.2 巖體力學及水力學參數(shù)
    4.3 本構(gòu)模型的數(shù)值實現(xiàn)
    4.4 本構(gòu)模型的驗證
    4.5 小結(jié)
5 工程實例
    5.1 研究區(qū)域及水文地質(zhì)特點
    5.2 數(shù)值計算參數(shù)及導水通道模擬
    5.3 底板塑性區(qū)深度二次加深現(xiàn)場實測
    5.4 改進注漿方法
    5.5 小結(jié)
6 主要結(jié)論
參考文獻
作者簡歷
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：2982847