基于離散元的裂隙巖體水沙滲流特性研究.pdf

1、我國目前煤炭資源開發(fā)重心已逐步向西部轉(zhuǎn)移，而西部礦區(qū)總體具有煤層埋深淺、基巖比較薄、上覆厚風(fēng)積沙的特點，易發(fā)生突水潰沙災(zāi)害，嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。因此開展裂隙巖體水沙滲流特性研究具有重要的意義。
　　本文主要通過對裂隙巖體基本力學(xué)特性和裂隙巖體水沙滲流作用機理的研究，建立裂隙巖體水沙滲流耦合模型，數(shù)值分析裂隙巖體水沙流動特性。主要的研究工作如下：
　?。?）裂隙巖體基本力學(xué)特性分析?；陔x散元方法對裂隙巖石加載過程中應(yīng)

2、力應(yīng)變特性與聲發(fā)射特性之間的關(guān)系進行研究，基于摩爾庫倫準(zhǔn)則對裂隙巖體結(jié)構(gòu)面的強度效應(yīng)進行分析，數(shù)值模擬分析不同傾角裂隙巖石破壞情況以及不同曲線型裂隙巖石破壞過程裂隙擴展變化。研究表明，巖體強度不但取決于裂隙發(fā)育程度，還取決于裂隙面發(fā)育方向，裂隙傾角、形態(tài)的變化會對巖石整體強度產(chǎn)生不同影響。
　?。?）建立裂隙巖體水沙滲流計算模型。首先對單個固體顆粒在液體中流動進行理論分析和數(shù)值模擬，得出固體沙顆粒在水中流動具有復(fù)雜的紊流狀態(tài)。其次

3、對固體顆粒相互作用機理進行分析，定義裂隙上覆松散層固體顆粒所形成的三個動態(tài)區(qū)域。最后基于平行板理論對裂隙巖體進行簡化，建立裂隙巖體網(wǎng)絡(luò)水沙滲流模型并對水沙滲流進行模擬。研究表明，裂隙巖體內(nèi)部裂隙貫通性、裂隙拐角、裂隙寬度以及裂隙傾角都會對水沙滲流速率產(chǎn)生影響，水沙滲流過程中，固體沙顆粒以及水流對巖體的作用力與裂隙傾角和裂隙寬度有關(guān)。
　?。?）裂隙巖體水沙滲流規(guī)律研究。在研究了上覆含水松散層壓力分布特征基礎(chǔ)上，對裂隙寬度以及裂隙傾