本文關(guān)鍵詞：基于顆粒流的破碎巖體間潰砂試驗及數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文以榆神府地區(qū)薄基巖淺埋深的特殊地質(zhì)條件為原型,概化了垮落帶破碎巖體間潰砂的工程地質(zhì)模型,確定了影響潰砂的基本因素。采用自行設計的潰砂裝置對破碎巖體空隙間顆粒流動進行了研究,歸納總結(jié)出潰砂運動方程,同時應用數(shù)值模擬的手段深入揭示了潰砂內(nèi)部的運動特征。主要結(jié)論如下:(1)分析了陜北礦區(qū)的區(qū)域概況、地層條件、工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件,得出上覆基巖破碎巖體間的裂隙通道和松散層風積砂是潰砂災害發(fā)生的主要因素。針對礦區(qū)垮落帶潰砂,認為井下潰砂通道主要是切落裂縫或破碎巖體裂隙等空隙,物源為地表風積砂及上覆松散砂層含水層。(2)采用自行設計研制的室內(nèi)潰砂模型,選定顆粒粒徑、松散層厚度、破碎巖塊直徑、垮落帶高度為潰砂因素并進行試驗設計。試驗發(fā)現(xiàn):在一定高度試驗圓筒內(nèi)的砂體處于靜力平衡狀態(tài),砂體下降保持勻速,松散層的厚度對潰砂速度無影響�？迓鋷r塊對潰砂有阻擋作用,潰砂速度隨著巖塊層數(shù)增加呈現(xiàn)遞減的趨勢,滿足回歸方程為反比例函數(shù)關(guān)系,并且計算出球狀巖塊受力分布規(guī)律以及潰砂通道對顆粒阻擋作用分布。通過方差分析得出巖塊直徑和顆粒粒徑對潰砂速度有高度顯著影響,而且前者更加顯著,并歸納出以巖塊直徑3次冪和顆粒粒徑1次冪的比值做綜合指標,潰砂速度隨綜合指標表現(xiàn)為底數(shù)大于1的對數(shù)函數(shù)關(guān)系。最后得出潰砂速度關(guān)于顆粒粒徑、巖塊直徑、垮落帶巖塊層數(shù)的綜合方程。(3)在數(shù)值模擬中發(fā)現(xiàn)潰砂經(jīng)歷顆粒間壓密、砂體勻速下降、垮落帶內(nèi)紊流和自由下落四個運動階段,潰砂速度在第一階段加速增大后減速回落,速度曲線像“V”字形;第二階段速度曲線以一定頻率小幅振動,整體保持平直;第三階段速度曲線大幅振動,速度變化紊亂。顆粒經(jīng)過潰砂通道時速度在通道口上方區(qū)域由上而下逐層增大,以“多層拱形”的形式分布。遇到下一層巖塊阻擋后,高速下降的顆粒瞬間碰撞、減速、分散,速度降至很低并伴有大量速度為零的零散區(qū)域,顆粒表現(xiàn)紊流運動。巖體正上方作用力密度最大,側(cè)面偏小,巖塊剖面作用力呈扇形分布,粒間作用力在通道口附近發(fā)生偏轉(zhuǎn),以拱形力鏈的形式阻擋顆粒。
【關(guān)鍵詞】：潰砂 裂隙通道 垮落帶 顆粒流 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD771
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-19
• 1 緒論19-27
• 1.1 研究背景與意義19-20
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題20-24
• 1.3 研究內(nèi)容與方案24-27
• 2 區(qū)域地質(zhì)概況27-33
• 2.1 地形地貌27
• 2.2 地質(zhì)條件27-30
• 2.3 工程地質(zhì)模型概化30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 破碎巖體空隙間潰砂影響因素33-42
• 3.1 風積砂物理力學特性33-35
• 3.2 試驗用砂35-36
• 3.3 巖體破碎程度36-39
• 3.4 巖體破碎規(guī)模39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 4 室內(nèi)潰砂試驗42-61
• 4.1 研制思路42
• 4.2 潰砂模型42-44
• 4.3 試驗設計44-46
• 4.4 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析46-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 5 潰砂數(shù)值模擬61-78
• 5.1 數(shù)值模擬61-62
• 5.2 潰砂速度62-70
• 5.3 巖塊受力與顆粒力鏈70-73
• 5.4 潰砂模擬73-77
• 5.5 本章小結(jié)77-78
• 6 結(jié)論78-80
• 6.1 主要結(jié)論78-79
• 6.2 存在問題及今后工作79-80
• 參考文獻80-86
• 作者簡歷86-88
• 學位論文數(shù)據(jù)集88

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 欒元重;李靜濤;班訓海;桑春陽;張長琦;馬德鵬;;近距煤層開采覆巖導水裂隙帶高度觀測研究[J];采礦與安全工程學報;2010年01期

2 王光謙,倪晉仁;顆粒流研究評述[J];力學與實踐;1992年01期

  本文關(guān)鍵詞：基于顆粒流的破碎巖體間潰砂試驗及數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：467165