岩体裂隙渗流-劈裂-损伤耦合模型及应用

• 作者: 万文 唐劲舟 曹平 王卫军 赵延林 马文豪
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 岩石力学 高水压 耦合分析 煤层注水 合理注水压力
• 年，卷（期）: 2017,（3）
• 所属期刊栏目: 地质工程? 土木工程
• 页码范围: 794-803
• 页数: 10页
• 分类号: TU45
• 字数: 6959字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2017.03.030

摘要

基于岩体裂隙渗流-劈裂-损伤耦合效应是引起岩体工程高压突水、水力劈裂等地质灾害的重要原因,研究高水压下岩体裂隙的劈裂损伤机理和各向异性渗流特性,建立岩体裂隙渗流-劈裂-损伤耦合理论模型.将损伤应力场和渗流场作为2个子系统,采用间接耦方法构建岩体裂隙渗流-劈裂-损伤耦合数值模型.将模型应用于山西省长治市潞安王庄矿3号煤4309工作面高压注水软化顶煤工程,对高压注水下煤岩体的渗流-劈裂-损伤耦合响应规律进行研究.研究结果表明:所建模型反映了渗透压对岩体柔度张量的贡献和翼形裂纹扩展对裂隙岩体渗透张量演化的贡献;在高渗透压条件下,煤岩的应力场会发生很大变化,甚至可能改变煤岩应力拉压状态;高渗透压改变了煤岩裂纹结构,导致煤岩破裂是高压注水软化顶煤的基本原因;潞安王庄矿3号煤4309工作面的合理注水压力为7 MPa左右,这在现场注水现场试验中得到证实.