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采动煤岩渗透率演化模型及数值模拟
  • ISSN号:1000-7598
  • 期刊名称:岩土力学
  • 时间:2015.8.20
  • 页码:2409-2419
  • 分类:TU451[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]河北科技大学建筑工程学院,河北石家庄050018, [2]中南大学土木工程学院,湖南长沙410012, [3]辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(No.51274079,No.51274110,No.51174106,No.51474121);河北省自然科学基金项目(No.E2013208148).
  • 相关项目:参数关联的非均质、随机裂隙煤体表征模型及应用
中文摘要:

为描述采动煤岩渗透率演化过程,引入强度退化指数,基于Hoek-Brown强度准则,建立了考虑围压影响的煤岩应变软化力学本构模型。给出了体积应变和渗透率的关系方程,结合应变软化模型建立了采动煤岩渗透率演化模型,并在FLAC下予以实现。通过数值模拟研究了不同围压下圆柱岩样的峰后应变软化力学行为和某煤矿工作面开采过程中煤岩的渗透率演化过程,结果表明:(1)该模型能较好地反映围压对煤岩峰后应变软化行为的影响;(2)随着工作面推进,越来越多的煤岩单元破坏,渗透率也不断增长,逐渐成为瓦斯等流体运移的主要通道。(3)模型能再现采动煤岩渗透率演化的动态过程,从而为煤与瓦斯共采、煤层瓦斯抽放和瓦斯灾害防治提供指导。

英文摘要:

To describe the permeability evolution process, the strength degradation index is introduced based on Hoek-Brown strength criterion; a strain softening constitutive model with confining pressure for coal rock is established. The relationship between volumetric strain and permeability is given; and combining the strain softening model, a permeability evolution model is proposed. Then the model is implemented in FLAC. Numerical cases are simulated including the post peak strain softening behaviors of a cylinder rock sample under different confining pressures and the permeability evolution of overburden rock during mining, The results show that: (1) The effects of confining pressure on post peak strain softening mechanical behaviors and permeability evolution can be better reflected by the model proposed. (2) With the advancing of working face, more and more coal rock elements fail and the permeability also increases. Gradually the main channels of gas flow appear. (3) The model is capable of reproducing the permeability evolution process of mining coal rock, poviding a reference for the practice of simultaneous extraction of coal and gas, methane recovery and gas disaster prevention.

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期刊信息
  • 《岩土力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 主编:孔令伟
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:ytlx@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87198484 87199252
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7598
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1199/O3
  • 邮发代号:38-383
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,美国《工程索引》EI收录期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:56873