西北地區(qū)生態(tài)脆弱,植被生長(zhǎng)依賴于淺表水的保持,煤炭開采將造成地表生態(tài)的惡化。淺表水保持的兩個(gè)關(guān)鍵地質(zhì)結(jié)構(gòu)分別是:土壤與巖體阻隔層。植被生長(zhǎng)在土壤中,且土壤是淺表水主要的存儲(chǔ)與流動(dòng)空間。在煤炭開采過程中局部上覆泥巖的含水率增加至飽和,使得弱膠結(jié)泥巖層內(nèi)的裂隙逐漸閉合,巖體阻隔層仍然具有阻隔水的作用。本文綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)測(cè)試、理論分析和數(shù)值模擬等方法,從滿足植被生長(zhǎng)所需淺表水的角度出發(fā),確定了伊犁地區(qū)淺表水漏失容限,得到了上覆泥巖浸水后的力學(xué)變化特性,分析了泥巖裂隙的閉合機(jī)理和影響因素,建立了裂隙泥巖滲流—應(yīng)力耦合模型,解析了泥巖層采動(dòng)裂隙自愈演化對(duì)植被生長(zhǎng)的影響。取得了如下研究成果:(1)考慮裂隙張閉的滲流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有測(cè)量范圍廣、時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定性好、不易堵塞、容許含固體顆粒流體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),滿足實(shí)驗(yàn)需要。紅砂巖裂隙滲透性在長(zhǎng)時(shí)恒定圍壓下基本不變。含水率越高,泥巖試樣的單軸抗壓強(qiáng)度和彈性模量越小,粘彈性越明顯。泥巖含水率與裂隙法向應(yīng)力越大,含裂隙泥巖試樣滲透系數(shù)衰減越明顯。含裂隙泥巖試樣的滲透系數(shù)隨時(shí)間呈指數(shù)減小,減小幅度達(dá)到兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。應(yīng)力是裂隙自閉合的必要條件。當(dāng)裂隙法向應(yīng)力大于2.0... 

【文章來源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：145 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

MTS815.02電液伺服巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

0.2022.15×1070.1336.370.3572.52×1030.9972.3考慮裂隙張閉的滲流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（SeepageExperimentalSystemConsideringFractureClosure）通過上節(jié)泥巖的蠕變實(shí)驗(yàn)得到，泥巖遇水后便會(huì)具有較強(qiáng)的粘彈性。含裂隙泥巖受到周圍應(yīng)力以及浸水后軟化的影響，裂隙開度會(huì)逐漸閉合，減少含裂隙泥巖的滲透能力。文章通過實(shí)驗(yàn)的手段觀察測(cè)量泥巖裂隙在滲流過程中的閉合過程。現(xiàn)有設(shè)備對(duì)完成該實(shí)驗(yàn)都存在一些不足，文章針對(duì)實(shí)驗(yàn)需要，開發(fā)出考慮裂隙張閉的裂隙滲流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)既可以做水滲透，也可以做氣體滲透，其示意圖如圖2-8所示。圖2-8裂隙滲流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Figure2-8Diagramoffractureseepageexperimentalsystem裂隙滲流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括：巖樣夾持器與圍壓加載系統(tǒng)；氣體加載控制系統(tǒng)；液體加載控制循環(huán)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)。巖樣夾持器與圍壓加載系統(tǒng)包括巖樣夾持器與手搖泵；待測(cè)巖樣放置于所述巖芯夾持器中，通過手搖泵（0.1~10.0MPa）控制巖樣圍壓并起到密封作用。裝配后的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖2-9所示。氣體加載控制系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、減壓閥、截止閥、儲(chǔ)能器、氣體質(zhì)量流量計(jì)以及壓力變送器。該實(shí)驗(yàn)裝置采用空氣壓縮機(jī)提供氣源（0.72MPa），上游壓力由減壓閥控制；儲(chǔ)能器可以有效減少氣泵間斷工作造成的壓力脈沖。氣體質(zhì)

2浸水泥巖的基本力學(xué)特性23量流量計(jì)采集氣體流量，在巖樣夾持器上下游的壓力變送器采集試樣兩端的氣體壓力。圖2-9裂隙滲流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(a)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整裝圖；(b)巖樣夾持器與手搖泵；(c)無紙記錄儀與上位機(jī)；(d)空氣壓縮機(jī)、隔膜泵、儲(chǔ)能器、電磁閥與繼電器；(e)上下游壓力變送器、氣體質(zhì)量流量計(jì)、截止閥、回止閥、氣體減壓閥；(f)重力傳感器。Figure2-9FractureSeepageExperimentalSystem(a)fullassemblydiagramoftheexperimentalsystem;(b)rocksampleholderandhandpump;(c)paperlessrecorderanduppercomputer;(d)aircompressor,diaphragmpump,accumulator,solenoidvalveandrelay;(e)upstreamanddownstreampressuretransmitter,gasmassflowmeter,globevalve,checkvalve,gasreliefvalve;(f)gravitysensor.液體加載控制循環(huán)系統(tǒng)包括過濾器、隔膜泵、溢流閥、截止閥、儲(chǔ)能器、電磁閥、繼電器、重力傳感器以及壓力變送器。裝置采用隔膜泵提供水源（0~0.50MPa，0~11.3L/min），上游壓力由溢流閥與節(jié)流閥共同控制；儲(chǔ)能器可以有效減少隔膜泵造成的壓力脈沖；過濾器能過濾掉水中的固體顆粒。由于目前單一流量

【參考文獻(xiàn)】：
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