為了研究過斷層破碎帶空間上滯后突水問題,圍巖變形破壞全過程應(yīng)力滲透耦合模型被應(yīng)用于涌水及穩(wěn)定性分析。試驗(yàn)獲得的巖石滲透率應(yīng)變演化全過程曲線被進(jìn)行三次樣條插值平滑處理,得到不同巖性的流固耦合函數(shù)模型,并嵌入到COMSOL Multiphysics中進(jìn)行計(jì)算。模擬結(jié)果表明:基于試驗(yàn)曲線的流固耦合模型計(jì)算得到的擾動范圍更大,在斷層外影響范圍為25 m;巷道掘進(jìn)過程中,工作面拱肩部位更易形成涌水;裂隙帶對于巷道開挖過的影響范圍為通過裂隙帶前后40 m,過裂隙帶后突水風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到最大;滯后突水時(shí)間為1.2到2.5 d,并且與地層中應(yīng)力場、滲流場分布有關(guān)。通過本文研究,利用試驗(yàn)曲線建立的滲流耦合模型獲得了斷層空間滯后突水機(jī)制,修正了滯后突水發(fā)生的可能位置和加固范圍。 

【文章來源】：地下空間與工程學(xué)報(bào). 2020,16(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

地質(zhì)資料示意圖與模擬計(jì)算模型

圖2為使用的耦合路線。在本研究中，假設(shè)巖體為多孔介質(zhì)，滲流特性符合達(dá)西定律。對試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理作為材料本構(gòu)。破壞準(zhǔn)則使用D-P準(zhǔn)則。滲流對應(yīng)力的影響通過Biot有效應(yīng)力原理耦合，應(yīng)力對滲流的影響通過應(yīng)變改變滲透率。以上關(guān)系可表達(dá)用以下方程表示:

輸入時(shí)，將曲線中所有的拐點(diǎn)、駐點(diǎn)進(jìn)行三次樣條插值平滑處理。在工程中，破碎帶內(nèi)巖土體的滲透特性與同種材料巖塊的滲透性質(zhì)差異巨大。因此，模擬裂隙帶內(nèi)的滲透時(shí)，需要對裂隙帶內(nèi)材料的滲透性進(jìn)行修正。根據(jù)吳基文等[25]現(xiàn)場試驗(yàn)后的結(jié)果，模型裂隙帶的滲透率相較巖塊試驗(yàn)，普遍高了3～10倍。此處考慮到地質(zhì)資料以及周圍煤層開采影響，對巖層滲透系數(shù)的提升倍數(shù)為10。各巖層使用數(shù)據(jù)如圖3所示。其中，由于破碎帶使用的全風(fēng)化泥巖的滲透系數(shù)數(shù)據(jù)較特殊，繪制于次要橫、縱坐標(biāo)軸。2.2 蠕變模型

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3467340