本文關(guān)鍵詞：裂隙巖體凍結(jié)溫度場(chǎng)與滲流場(chǎng)耦合作用機(jī)理及應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：人工凍結(jié)法是目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的地層止水方法之一。由于地層中水滲流作用以及裂隙巖體中節(jié)理面構(gòu)造的存在，關(guān)于滲流作用下裂隙巖體人工凍結(jié)溫度場(chǎng)及滲流場(chǎng)分布規(guī)律的研究成為人工凍結(jié)工程中亟待解決的重要課題之一。本文采用理論分析、數(shù)值模擬手段對(duì)裂隙巖體凍結(jié)溫度場(chǎng)及滲流場(chǎng)耦合作用機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究。著重分析了節(jié)理面水流速度、節(jié)理面開度、傾角以及粗糙性等因素對(duì)裂隙巖體凍結(jié)溫度場(chǎng)和滲流場(chǎng)的影響。主要取得了以下研究成果： （1）針對(duì)人工凍結(jié)鑿井的工程實(shí)際，，建立了滲流作用下裂隙巖體人工凍結(jié)問題的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)不可逆過程熱力學(xué)和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的相關(guān)理論，建立了考慮相變的巖體凍結(jié)溫度-滲流-應(yīng)力耦合控制方程，給出了體積熱容、導(dǎo)熱系數(shù)以及滲透系數(shù)等物性參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律。 （2）采用數(shù)值生成法建立了裂隙率服從Weibull分布的裂隙巖體凍結(jié)溫度場(chǎng)和滲流場(chǎng)的計(jì)算模型，分析了Weibull分布參數(shù)對(duì)裂隙巖體凍結(jié)溫度場(chǎng)及滲流場(chǎng)的影響。對(duì)豎井人工凍結(jié)工程進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明：局部構(gòu)造（節(jié)理面）特征對(duì)凍結(jié)工程的質(zhì)量起著關(guān)鍵性的作用。 （3）建立了含節(jié)理面裂隙巖體的雙孔人工凍結(jié)模型，研究了節(jié)理面水流速度和節(jié)理面的開度、傾角對(duì)滲流作用下人工凍結(jié)地層凍結(jié)壁交圈時(shí)間、凍結(jié)壁厚度、凍結(jié)壁發(fā)育速度以及滲流場(chǎng)分布規(guī)律的影響。結(jié)果表明：節(jié)理面水流速度對(duì)凍結(jié)溫度場(chǎng)和滲流場(chǎng)的影響最大，節(jié)理面開度的影響次之，節(jié)理面傾角的影響最小。 （4）給出描述裂隙巖體中節(jié)理面的流場(chǎng)控制方程，采用數(shù)值方法生成節(jié)理面上各點(diǎn)的開度值，并給出其對(duì)應(yīng)的絕對(duì)粗糙度值。建立了含節(jié)理面裂隙巖體的雙孔凍結(jié)模型，分析了節(jié)理面開度均值和節(jié)理面粗糙度對(duì)滲流作用下人工凍結(jié)地層凍結(jié)壁交圈時(shí)間、凍結(jié)壁厚度以及滲流場(chǎng)分布規(guī)律的影響。
【關(guān)鍵詞】：裂隙巖體 人工凍結(jié) 溫度場(chǎng) 滲流場(chǎng) 耦合
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD74
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• Contents10-12
• 圖清單12-16
• 表清單16-18
• 變量注釋表18-21
• 1 緒論21-32
• 1.1 研究背景及意義21-22
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀22-30
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線30-32
• 2 人工凍結(jié)地層的溫度-滲流-應(yīng)力耦合控制方程32-42
• 2.1 問題提出與基本假設(shè)32-33
• 2.2 考慮相變的巖體凍結(jié)溫度-滲流-應(yīng)力三場(chǎng)耦合模型33-39
• 2.3 人工凍結(jié)地層的物性參數(shù)39-40
• 2.4 本章小結(jié)40-42
• 3 基于 Weibull 分布的裂隙巖體凍結(jié)溫度場(chǎng)與滲流場(chǎng)特征42-58
• 3.1 問題簡(jiǎn)化及軟件介紹42-44
• 3.2 模型建立44-47
• 3.3 Weibull 分布參數(shù)對(duì)凍結(jié)溫度場(chǎng)的影響分析47-50
• 3.4 基于 Weibull 分布的裂隙巖體豎井人工凍結(jié)工程仿真50-54
• 3.5 豎井人工凍結(jié)施工過程中凍結(jié)壁窗口問題的解決54-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 4 含節(jié)理面裂隙巖體凍結(jié)溫度場(chǎng)與滲流場(chǎng)特征58-77
• 4.1 數(shù)值模擬步驟58
• 4.2 基本假設(shè)58-59
• 4.3 數(shù)值計(jì)算模型59-61
• 4.4 節(jié)理面水流速度對(duì)凍結(jié)溫度場(chǎng)和滲流場(chǎng)的影響61-65
• 4.5 節(jié)理面傾角對(duì)裂隙巖體凍結(jié)溫度場(chǎng)和滲流場(chǎng)的影響65-70
• 4.6 節(jié)理面開度對(duì)裂隙巖體凍結(jié)溫度場(chǎng)和滲流場(chǎng)的影響70-75
• 4.7 本章小結(jié)75-77
• 5 節(jié)理面粗糙性對(duì)凍結(jié)溫度場(chǎng)與滲流場(chǎng)的影響77-101
• 5.1 節(jié)理面的流場(chǎng)控制方程77-79
• 5.2 節(jié)理面開度的生成方法79-81
• 5.3 節(jié)理面粗糙度的計(jì)算方法81-82
• 5.4 節(jié)理面開度均值對(duì)凍結(jié)溫度場(chǎng)與滲流場(chǎng)的影響82-88
• 5.5 節(jié)理面粗糙度對(duì)凍結(jié)溫度場(chǎng)與滲流場(chǎng)的影響88-96
• 5.6 節(jié)理面粗糙性對(duì)凍結(jié)溫度場(chǎng)影響的綜合分析96-98
• 5.7 本章小結(jié)98-101
• 6 結(jié)論與展望101-104
• 6.1 主要結(jié)論101-102
• 6.2 研究展望102-104
• 參考文獻(xiàn)104-110
• 作者簡(jiǎn)歷110-112
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集112

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本文編號(hào)：272619