本文選題：注氣 + 裂隙與基質(zhì)��； 參考：《巖土力學(xué)》2015年12期

【摘要】：氣體運(yùn)移引起煤體變形是研究煤層氣抽采、預(yù)防瓦斯突出與溫室氣體的地質(zhì)封存的核心問(wèn)題。一般認(rèn)為,有效應(yīng)力變化是控制巖土類材料骨架變形的關(guān)鍵因素。但大量測(cè)試結(jié)果表明,煤的滲透率與有效應(yīng)力(或者孔隙壓力)表現(xiàn)出非線性關(guān)系。為此,應(yīng)實(shí)時(shí)觀測(cè)在靜孔隙壓力與三軸應(yīng)力狀態(tài)下氦氣流動(dòng)導(dǎo)致原煤變形演化全過(guò)程。在靜孔隙壓力狀態(tài)下煤體積經(jīng)歷從收縮到回彈過(guò)程。注氣壓力越大,煤的收縮與回彈量越大,且收縮量總是大于回彈量。在三軸應(yīng)力狀態(tài)下注氣初期煤樣迅速膨脹。隨著注氣達(dá)到平衡狀態(tài),煤變形過(guò)程與約束條件表現(xiàn)出緊密相關(guān)性,即在應(yīng)力約束下煤的膨脹率相比注氣初期明顯減緩;在位移約束下煤由膨脹轉(zhuǎn)向收縮。上述試驗(yàn)結(jié)果表明,僅有孔隙壓力作用下,煤基質(zhì)與裂隙之間孔隙壓力差可以壓縮煤體,隨著氣體擴(kuò)散的進(jìn)行,可恢復(fù)煤的部分壓縮變形量。在三軸應(yīng)力狀態(tài)下,煤的總體變形是裂隙與基質(zhì)兩者變形共同作用的結(jié)果。在應(yīng)力約束下煤基質(zhì)與裂隙可以自由膨脹。而煤體在位移約束下,因氣體擴(kuò)散導(dǎo)致煤基質(zhì)膨脹只能擠壓裂隙。根據(jù)上述實(shí)測(cè)結(jié)果探討注氣導(dǎo)致煤骨架變形演化機(jī)制,為深入理解煤裂隙與基質(zhì)相互作用對(duì)煤滲透率演化提供試驗(yàn)依據(jù)。
[Abstract]:The deformation of coal body caused by gas migration is the core problem of coal bed methane extraction, prevention of gas outburst and geological storage of greenhouse gas. It is generally believed that the change of effective stress is the key factor to control the skeleton deformation of rock and soil materials. However, a large number of test results show that the permeability of coal shows a nonlinear relationship with effective stress (or pore pressure). Therefore, the whole process of deformation and evolution of raw coal caused by helium flow under static pore pressure and triaxial stress should be observed in real time. Under the static pore pressure, the coal volume experienced the process from shrinkage to springback. The larger the gas injection pressure, the greater the shrinkage and rebound of coal, and the shrinkage is always greater than the rebound. The coal sample expands rapidly at the initial stage of gas injection under triaxial stress state. With the equilibrium state of gas injection, the deformation process of coal is closely related to the constraint conditions, that is, the expansion rate of coal under stress constraint is obviously slower than that of gas injection at the initial stage, and the coal changes from expansion to contraction under displacement constraint. The experimental results show that the difference of pore pressure between coal matrix and fracture can compress the coal body only under the action of pore pressure, and the partial compression deformation of coal can be recovered with the gas diffusion. Under the condition of triaxial stress, the total deformation of coal is the result of the interaction of fracture and matrix deformation. Coal matrix and fissures can expand freely under stress constraint. Under the displacement constraint, coal matrix expansion caused by gas diffusion can only squeeze fissures. Based on the measured results above, the evolution mechanism of coal skeleton deformation caused by gas injection is discussed, which provides an experimental basis for further understanding the interaction between coal fissures and matrix on the evolution of coal permeability.
【作者單位】： 山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)深部巖土力學(xué)與地下工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所;長(zhǎng)崎大學(xué);
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(No.41202194,No.51474204,No.51134005) 山東省自然科學(xué)基金(No.ZR2012EEQ021) 中國(guó)博士后科學(xué)基金(No.2013M542097) 深部巖土力學(xué)與地下工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(No.SKLGDUEK1421) 山東省“泰山學(xué)者”建設(shè)工程專項(xiàng)經(jīng)費(fèi) 山東省高等學(xué)校青年骨干教師國(guó)內(nèi)訪問(wèn)學(xué)者項(xiàng)目 巖土力學(xué)與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(No.Z014006)資助~~
【分類號(hào)】：TD712.6

【參考文獻(xiàn)】

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