本文運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬對含瓦斯煤應(yīng)力與瓦斯壓力耦合效應(yīng)進(jìn)行了研究�；趹�(yīng)力孔隙率響應(yīng)模型及孔隙率瓦斯壓力響應(yīng)模型得到應(yīng)力與瓦斯壓力耦合規(guī)律。研究結(jié)果表明,瓦斯壓力隨著加載應(yīng)力增加呈現(xiàn)先增大后減小趨勢,根據(jù)含瓦斯煤全應(yīng)力應(yīng)變曲線,當(dāng)體積應(yīng)變向正向增加時(shí),瓦斯壓力隨著應(yīng)力增加而增加,兩者呈正相關(guān)性;當(dāng)體積應(yīng)變向負(fù)向增加時(shí),瓦斯壓力隨著應(yīng)力增加而減小,兩者呈負(fù)相關(guān)性。通過三軸壓縮試驗(yàn)得到圍壓2MPa、4MPa、6MPa及初始瓦斯壓力0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa下煤樣的全應(yīng)力應(yīng)變曲線及物理力學(xué)參數(shù),根據(jù)不含瓦斯煤剪切破壞角及Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則算得煤樣內(nèi)摩擦角約為26°。對不同圍壓及初始瓦斯壓力下煤樣彈性模量、峰值應(yīng)變、峰值體積應(yīng)變進(jìn)行擬合,結(jié)果顯示為較好的線性關(guān)系。通過假設(shè)初始孔隙率、體積模量、靜水壓力等物理參數(shù)構(gòu)建應(yīng)力與孔隙率響應(yīng)模型,得到應(yīng)力與孔隙率響應(yīng)曲線。結(jié)果表明,煤樣孔隙率隨加載應(yīng)力增加呈現(xiàn)明顯先減小后增加的過程,并通過RFPA進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果與應(yīng)力孔隙率曲線變化趨勢相符。根據(jù)應(yīng)力孔隙率模型、孔隙與孔容關(guān)系、游離態(tài)瓦斯含量表達(dá)式建立應(yīng)力-孔隙率-瓦斯壓力耦合模型,以孔隙率為中間變量,得到含瓦斯煤應(yīng)力瓦斯壓力耦合規(guī)律。通過工作面煤層采動(dòng)應(yīng)力與瓦斯壓力的實(shí)測得出在距離測站30m-40m處煤層瓦斯壓力達(dá)到峰值,在瓦斯壓力峰值前,瓦斯壓力隨著采動(dòng)應(yīng)力的增加而增加,在瓦斯壓力峰值后,瓦斯壓力隨著采動(dòng)應(yīng)力的增加而減小。
【學(xué)位單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD712
【部分圖文】：

１．４．２技術(shù)路線??根據(jù)本文研究內(nèi)容，采用的研宄方法主要包括實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、數(shù)值模擬、理論分析。??擬采取的技術(shù)路線圖如圖１所示。??調(diào)研收集資料｜?｜含瓦斯煤三軸????????應(yīng)力－孔隙率響應(yīng)模型｜?｜?ＲＦＰＡ數(shù)值模ｇｒ??＾＾??＾??｜工作面煤層采動(dòng)應(yīng)力與??Ｉ?應(yīng)力－孔隙率響應(yīng)關(guān)系?｜?瓦斯壓力耦合規(guī)律???４ｋ?＾７???ｉｋ???加載應(yīng)力與瓦斯壓力耦合特征??圖１技術(shù)路線圖??Ｆｉｇ．ｌ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍａｐ??８??

地下工程煤（巖）體一般處于三相受力平衡狀態(tài)，當(dāng)受到開采擾動(dòng)時(shí)，軸向應(yīng)力產(chǎn)??生變化，使三相受力平衡狀態(tài)被打破，此時(shí)煤（巖）體應(yīng)力狀態(tài)改變。根據(jù)上述煤（巖）??體的應(yīng)力狀態(tài)，試驗(yàn)室的三軸試驗(yàn)可以分為真三軸和假三軸（常規(guī)三軸）兩種，如圖３??所示。真三軸試驗(yàn)是試驗(yàn)試件處于三相不等的應(yīng)力條件下，（＾＞（＾＞（＾＞０，即試件??受到在三個(gè)相互正交方向上但大小不等力的作用。常規(guī)三軸試驗(yàn)是試件受三個(gè)大小不全??相等方向相互垂直的應(yīng)力作用，（＾＞（１２?＝?〇３＞０，即試件受到圍壓（ａ２、ｃｒ３）作用。??本章將采用常規(guī)三軸試驗(yàn)。??Ｇ－??＾１??ＣＤ／??ｚ?ｉ巧?１??Ｖ?Ｌ??｜?ＣＦｉ??圖３三軸試驗(yàn)原理示意圖??Ｆｉｇ．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ?ａｘｉｓ?ｔｅｓｔ??１０??

一直加載到試件破壞為止，隨后可以直接獲??得試件應(yīng)力應(yīng)變曲線。根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變曲線及Ｃｏｕｌｏｍｂ強(qiáng)度理論可以求得彈性模量、內(nèi)摩??擦角等所需物理力學(xué)參數(shù)。圖４是三軸試驗(yàn)試件受力圖及力學(xué)參數(shù)求解曲線。??ａ３?ＷＡａ??ｒ－１！?＾ｎ／＿??／??ａ３?＾?＾?ａ３?ａ３?＾?＾?ａ３??！?ｌ?▲??ＣＪ３?（Ｊｌ??（０）周圍＿壓作用?（ｂ）破壞時(shí)軸向主應(yīng)力??▲?ＣＴｉ?ｉｉ?ｘ??／?廠??Ｚ?一?ｃ?１?＇?ｉ?＇?ＣＴ，??——Ｓｉ——??（ｃ）應(yīng)力與軸向應(yīng)變?（ｃ）莫爾破壞包線??圖４三軸試驗(yàn)原理??Ｆｉｇ．４?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ?ａｘｉｓ?ｔｅｓｔ??圖４?（ａ）是試驗(yàn)試件加載完軸向壓力與圍壓條件下的應(yīng)力狀態(tài)圖，此時(shí)試件處于靜??水壓狀態(tài)〇３），不發(fā)生任何的剪切破壞。圖４?（ｂ）是軸向應(yīng)力增加，試件發(fā)??生剪切破壞的受力示意圖，試件剪切破壞角度與圍壓的大小有關(guān)。當(dāng)??試件完全破壞后，可以根據(jù)三軸試驗(yàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸出應(yīng)力應(yīng)變曲線，如圖４?（ｃ），根據(jù)??應(yīng)力應(yīng)變曲線及相關(guān)數(shù)據(jù)繼續(xù)求得所需力學(xué)參數(shù)。圖４（ｄ）是試件破壞強(qiáng)度包線，可以??１１??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2874081