發(fā)布時(shí)間：2017-10-29 15:23

  本文關(guān)鍵詞：不同圍壓條件下砂巖滲透破壞試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 流固耦合 砂巖 數(shù)值模擬 滲透率

【摘要】：隨著地下礦山、煤礦以及石油開采等工程開挖深度增加,巖石水—力耦合作用誘發(fā)的巖體工程失穩(wěn)問題愈發(fā)凸顯。因此,研究不同圍壓和滲透壓條件下巖石流固耦合作用具有重要意義。本文基于不同圍壓和滲透壓下砂巖滲透破壞試驗(yàn),探討砂巖滲透破壞力學(xué)特性;利用FLAC~(3D)軟件,模擬不同圍壓和滲透壓下巖石滲透率演化規(guī)律。主要研究成果如下:(1)砂巖滲透破壞試驗(yàn)表明,圍壓一定時(shí),砂巖峰值強(qiáng)度隨滲透壓增加逐漸降低;滲透壓一定時(shí),砂巖初始滲透率隨圍壓增加逐漸減小,滲透率變化幅度也逐漸減小;砂巖滲透率隨軸向應(yīng)變?cè)黾臃謩e呈先減小后增加的V型變化趨勢(shì),以及先減小后增加,最后持平的S型變化趨勢(shì)。(2)基于非Darcy定律,不同滲透壓條件下,砂巖滲透率隨軸向應(yīng)變?cè)黾映什煌兓厔?shì)。非Darcy定律條件下,巖石滲流因子數(shù)量級(jí)在-1015m-1～-1017m-1之間;隨滲透壓增加,砂巖滲透率隨軸向應(yīng)變?cè)黾幼兓戎饾u減小。(3)基于FLAC~(3D)軟件對(duì)巖石水—力耦合進(jìn)行數(shù)值模擬;根據(jù)體積應(yīng)變—滲透率曲線變化規(guī)律并結(jié)合不同位置等值線圖,闡釋加載過程中巖石滲透率演化規(guī)律;巖石滲透主要沿內(nèi)部塑性剪切破裂帶分布,并最終隨軸向應(yīng)變?cè)黾映氏葴p小后增加的V型變化趨勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：流固耦合 砂巖 數(shù)值模擬 滲透率
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 摘要9-10
• Abstract10-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 巖石流固耦合的試驗(yàn)研究12-15
• 1.2.2 巖石滲流力學(xué)模型與數(shù)值模擬研究15-16
• 1.3 存在問題16-17
• 1.4 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線17-19
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4.2 技術(shù)路線18-19
• 第2章 砂巖滲流試驗(yàn)方案19-31
• 2.1 砂巖試樣加工與制備19
• 2.2 試驗(yàn)巖樣參數(shù)測(cè)定19-21
• 2.3 砂巖試驗(yàn)方案21-26
• 2.3.1 試驗(yàn)儀器21-22
• 2.3.2 砂巖三軸壓縮試驗(yàn)22-23
• 2.3.3 不同圍壓和滲透壓下砂巖滲透試驗(yàn)23-26
• 2.4 巖石滲流試驗(yàn)原理26-30
• 2.4.1 巖石Darcy滲流下滲流計(jì)算原理26-28
• 2.4.2 巖石非Darcy滲流下滲流計(jì)算原理28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 砂巖流固耦合力學(xué)模型與試驗(yàn)分析31-53
• 3.1 砂巖變形破壞全程應(yīng)力—應(yīng)變曲線31-32
• 3.2 砂巖變形破壞特征32-34
• 3.3 巖石流固耦合力學(xué)模型34-37
• 3.3.1 基本假設(shè)34
• 3.3.2 單相滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合控制方程34-37
• 3.4 不同圍壓和滲透壓下砂巖滲流耦合試驗(yàn)分析37-43
• 3.4.1 不同圍壓及滲透壓下砂巖應(yīng)力—應(yīng)變曲線變化規(guī)律37-39
• 3.4.2 砂巖各特征應(yīng)力隨有效圍壓的變化規(guī)律39-41
• 3.4.3 Mogi—coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則41-43
• 3.5 砂巖不同圍壓和滲透壓下滲透率變化特征43-47
• 3.5.1 圍壓恒定，，不同滲透壓下砂巖應(yīng)力—應(yīng)變—滲透率曲線43-45
• 3.5.2 滲透壓恒定，不同圍壓下砂巖應(yīng)力—應(yīng)變—滲透率曲線45-47
• 3.6 砂巖非Darcy流固耦合特性47-52
• 3.6.1 砂巖非Darcy流滲透率變化特性47-51
• 3.6.2 巖石特征應(yīng)力點(diǎn)滲透率分析51-52
• 3.7 本章小結(jié)52-53
• 第4章 巖石滲流數(shù)值模擬53-69
• 4.1 數(shù)值模型建立53
• 4.2 數(shù)值模型計(jì)算原理53-56
• 4.3 圍壓為 10MPa時(shí)不同滲透壓下巖石流固耦合數(shù)值模擬56-60
• 4.3.1 不同滲透壓下巖石應(yīng)力—應(yīng)變曲線56-57
• 4.3.2 不同滲透壓下巖石體積應(yīng)變—滲透率曲線57-58
• 4.3.3 不同滲透壓下巖石數(shù)值模擬滲透率演化圖58-60
• 4.4 圍壓為 20MPa時(shí)不同滲透壓下巖石流固耦合數(shù)值模擬60-64
• 4.4.1 不同滲透壓下巖石應(yīng)力—應(yīng)變曲線60-61
• 4.4.2 不同滲透壓下巖石體積應(yīng)變—滲透率曲線61-62
• 4.4.3 不同滲透壓下巖石數(shù)值模擬滲透率演化圖62-64
• 4.5 圍壓為 30MPa時(shí)不同滲透壓下巖石流固耦合數(shù)值模擬64-67
• 4.5.1 不同滲透壓下巖石應(yīng)力—應(yīng)變曲線64
• 4.5.2 不同滲透壓下巖石體積應(yīng)變—滲透率曲線64-65
• 4.5.3 不同滲透壓下巖石數(shù)值模擬滲透率演化圖65-67
• 4.6 本章小結(jié)67-69
• 第5章 結(jié)論與展望69-72
• 5.1 結(jié)論69-70
• 5.2 展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1113559