【摘要】：礦井突水災(zāi)害嚴(yán)重威脅了我國(guó)煤礦的安全生產(chǎn),斷層活化突水是礦井突水事故的主要形式之一。斷層破碎巖體在采動(dòng)影響下發(fā)生剪切變形并與采動(dòng)裂隙導(dǎo)通,從而誘發(fā)斷層突水事故。本文運(yùn)用理論分析、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、數(shù)值模擬等手段,系統(tǒng)地研究了斷層中破碎巖體在剪切變形中滲透性參量的變化規(guī)律及內(nèi)在機(jī)理,分析了斷層中滲流場(chǎng)演化規(guī)律以及充填物剪切破壞引起斷層活化突水的機(jī)理,取得了如下主要成果:(1)研制了一套統(tǒng)由剪切加載系統(tǒng)、滲透回路、圍壓回路和測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成的破碎巖石剪切-滲流耦合試驗(yàn)臺(tái),并提出了相應(yīng)的試驗(yàn)方法。(2)通過(guò)破碎巖石的剪切-滲流耦合試驗(yàn),得到了圍壓、顆粒級(jí)配(Talbot指數(shù))和初始孔隙率對(duì)破碎巖石剪切變形和滲透性參量的影響規(guī)律。(3)建立了煤層底板充填斷層的力學(xué)模型,分析了斷層突水通道的形成條件,并分析了斷層突水的影響因素。(4)根據(jù)試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果提出破碎巖體的應(yīng)力-滲透率關(guān)系,并利用FLAC~(3D)構(gòu)建了不同水文地質(zhì)條件下含斷層開采的數(shù)值模型,分析了采動(dòng)過(guò)程中斷層應(yīng)力場(chǎng)及滲流場(chǎng)演化特征,得到了工作面推進(jìn)過(guò)程中斷層圍巖應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)、塑性區(qū)、滲流場(chǎng)的影響,并分析了斷層充填破碎巖體的顆粒級(jí)配和初始孔隙度對(duì)滲流場(chǎng)的演化規(guī)律,提出了關(guān)于斷層活化突水的前兆規(guī)律與預(yù)防措施。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD745.2
【圖文】：

Crushed Rock under Shear Action破碎巖石在壓剪條件下的變形和滲流特征是本文研究的基礎(chǔ)。本章將根據(jù)對(duì)工程中破碎巖體的分析在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制作相似材料，同時(shí)研制可進(jìn)行剪切條件下破碎巖石滲流的實(shí)驗(yàn)裝置，研究破碎巖石屬性對(duì)滲透性和剪切變形的影響。2.1 工程破碎巖體特征（Characteristics of Engineering CrusheRock）工程中破碎巖體多富集在地質(zhì)結(jié)構(gòu)體中，例如斷層。斷層容易在外部擾動(dòng)下發(fā)生活化，斷層活化的主要誘因是應(yīng)力場(chǎng)的改變和充填物物理力學(xué)性質(zhì)的改變其中充填物的物理力學(xué)性質(zhì)是斷層是否活化的重要內(nèi)因，同時(shí)充填物的孔隙率也直接影響其滲透能力，影響斷層的活化。因此，了解斷層充填物的形成機(jī)制和特征是研究破碎巖體形成的基礎(chǔ)和重點(diǎn)。斷層形成后基巖破碎，破碎后的巖石顆粒會(huì)隨著斷層形成的過(guò)程發(fā)生擠壓破碎和重排列，如圖所示為斷層形成過(guò)程中不同階段的充填物顆粒示意圖。

2.0-4.0mm 4.0-6.0mm圖 2-3 破碎巖石顆粒Figure 2-3 Broken rock particles混合破碎巖石，利用得到的 5 組單一粒徑顆粒按照一定的試樣。衡量顆粒配比最常用的方法是 Talbot 級(jí)配法，即混占的比重符合以下關(guān)系：100 100niidpD % Talbot 冪指數(shù)，ip 為顆粒粒徑小于id 的顆粒所占的比重，大顆粒的粒徑。根據(jù)式(2-1)得到的混合破碎巖石根據(jù) Talb序編號(hào)，每一個(gè)Talbot冪指數(shù)配制3組試樣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果取平 0.1，0.3，0.5，0.7 和 0.9 的累計(jì)顆粒質(zhì)量曲線如圖 2-4 所

2.0-4.0mm 4.0-6.0mm圖 2-3 破碎巖石顆粒Figure 2-3 Broken rock particles合破碎巖石，利用得到的 5 組單一粒徑顆粒按照一定的比樣。衡量顆粒配比最常用的方法是 Talbot 級(jí)配法，即混合的比重符合以下關(guān)系：100 100niidpD % lbot 冪指數(shù)，ip 為顆粒粒徑小于id 的顆粒所占的比重，顆粒的粒徑。根據(jù)式(2-1)得到的混合破碎巖石根據(jù) Talbo編號(hào)，每一個(gè)Talbot冪指數(shù)配制3組試樣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果取平均1，0.3，0.5，0.7 和 0.9 的累計(jì)顆粒質(zhì)量曲線如圖 2-4 所

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2750611