本文關鍵詞：隧道開挖中瓦斯?jié)B流數(shù)值模擬及災害防治研究

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【摘要】：隧道瓦斯災害為隧道的建設施工帶來了極大的危險性,造成了極大的生命財產(chǎn)損失和惡劣的社會影響。隧道瓦斯災害的發(fā)生多是由于開挖活動引起煤巖裂隙結構發(fā)生改變,煤巖內(nèi)的瓦斯氣體向外釋放而引起的,因此,研究隧道開挖過程中的瓦斯?jié)B流規(guī)律對隧道瓦斯災害的防治,具有重要的理論意義和工程應用價值。本文根據(jù)含瓦斯煤巖的孔裂隙結構特征及瓦斯擴散與流動相關理論,構建了煤巖應力場和瓦斯?jié)B流場的氣固耦合模型,利用多物理場耦合分析軟件對隧道開挖過程中煤層的瓦斯?jié)B流進行了模擬分析,并結合現(xiàn)有研究和工程經(jīng)驗,提出了隧道瓦斯災害防治措施,主要研究成果如下： (1)通過對含瓦斯煤巖的應力分析和瓦斯流動理論分析,建立了煤巖瓦斯氣固耦合模型。 (2)利用多物理場耦合分析軟件建立模型,并對隧道開挖過程中的煤巖瓦斯?jié)B流進行模擬,獲得了開挖過程中瓦斯壓力、瓦斯含量和瓦斯流速的變化規(guī)律。通過改變邊界條件和初始瓦斯壓力,模擬了隧道埋深和初始瓦斯壓力對瓦斯?jié)B流的影響,并通過模擬不同揭煤長度時的瓦斯?jié)B流規(guī)律,分析了揭煤長度對煤層中瓦斯?jié)B流的影響。 (3)通過分析影響瓦斯災害發(fā)生的幾個因素和工程實際情況,結合模擬分析結果,提出了隧道瓦斯災害防治的施工處治措施和工程結構處治措施。
【關鍵詞】：瓦斯隧道開挖 氣固耦合 數(shù)值模擬 滲流 瓦斯防治
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TD712
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 研究背景及意義8-12
• 1.1.1 隧道建設狀況8-12
• 1.1.2 論文研究意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 巖石破裂過程試驗及檢測方法12-16
• 1.2.2 擾動條件下煤巖瓦斯運移特征研究現(xiàn)狀16
• 1.3 本文研究內(nèi)容16-17
• 1.4 技術路線17-18
• 2 煤巖孔隙結構特征及瓦斯擴散與流動理論18-34
• 2.1 含瓦斯煤巖的孔隙結構特征18-25
• 2.1.1 煤巖孔隙結構18-21
• 2.1.2 含瓦斯煤巖裂隙21-22
• 2.1.3 孔隙率模型22-25
• 2.2 瓦斯擴散與流動理論25-33
• 2.2.1 含瓦斯煤巖中的瓦斯賦存25-28
• 2.2.2 瓦斯運移機理28-31
• 2.2.3 煤層瓦斯?jié)B流特性31-33
• 2.3 本章小結33-34
• 3 隧道含瓦斯煤層段揭煤過程瓦斯氣固耦合數(shù)值模擬研究34-61
• 3.1 氣固耦合問題的求解方法34-35
• 3.2 煤巖瓦斯氣固耦合模型的建立35-43
• 3.2.1 含瓦斯煤巖的變形控制方程36-38
• 3.2.2 含瓦斯煤巖體瓦斯?jié)B流耦合方程38-41
• 3.2.3 煤巖瓦斯氣固耦合模型41
• 3.2.4 定解條件41-43
• 3.3 隧道含瓦斯煤層段揭煤過程瓦斯?jié)B流數(shù)值模擬43-60
• 3.3.1 多物理場耦合軟件43
• 3.3.2 數(shù)值模型的建立43-46
• 3.3.3 模型計算結果分析46-60
• 3.4 本章小結60-61
• 4 隧道開挖過程中瓦斯災害防治研究61-78
• 4.1 隧道瓦斯災害分析61-65
• 4.1.1 瓦斯災害類型61-62
• 4.1.2 瓦斯災害特點62-63
• 4.1.3 瓦斯致災因子分析63-65
• 4.2 防治措施65-74
• 4.2.1 隧道施工處置措施65-73
• 4.2.2 隧道工程結構處置措施73-74
• 4.3 某公路低瓦斯隧道處置措施74-77
• 4.3.1 工程概況74-75
• 4.3.2 穿煤處理75-76
• 4.3.3 隧道穿煤段圍巖安全保證措施76-77
• 4.4 本章小結77-78
• 5 結論與展望78-80
• 5.1 主要結論78-79
• 5.2 展望79-80
• 參考文獻80-85
• 致謝85-86
• 攻讀學位期間主要的研究成果86

【共引文獻】

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本文編號：1078525