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基于渗流实验的三轴流固耦合离散元数值模拟研究

Ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｉａｘｉａｌ ｆｌｕｉｄ ｓｏｌｉｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｅｅｐａｇｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

    摘要
  • 摘要: 卸压开采覆岩的应力场、裂隙场及渗流场耦合特性直接影响卸压瓦斯的运移特征。 本文 根据弹性煤样及贯穿裂隙煤样的应力渗流实验数据，结合渗流立方定律提出了数值模型中裂隙 煤岩体流固耦合参数的选取方法，建立了三轴加载流固耦合数值模型。 在此基础上模拟分析了 单轴及三轴加载过程中煤样应力、裂隙及渗流的耦合特性。 模拟结果表明：煤样渗透率随着轴向 应变的升高呈Ｓ形变化，在煤样内部裂隙产生前随着轴压的增加而逐渐减小；煤样内部裂隙的产 生及扩张使得渗透率开始升高，且裂隙扩张速度越快渗透率升高幅度越大；围压的升高使得煤样 内部裂隙产生及扩展速度减缓，致使渗透率降低阶段延长，煤样初始渗透率及屈服后的渗透率逐 渐减小。

     

    Abstract: Ｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏａｌｓｅａｍｓｔｒｅｓｓ，ｆｒａｃｔｕｒｅａｎｄｓｅｅｐａｇｅｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｍｉ⁃ ｇｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｇａｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｓｅａｍｍｉｎｉｎｇ*Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈｃｕｂｉｃｌａｗ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｕｉｄｓｏｌｉｄｃｏｕｐｌｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅｌａｓｔｉｃｊｏｉｎｔｓａｎｄ ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔｆｒａｃｔｕｒｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｏｆｔｈｅｅｌａｓｔｉｃａｎｄｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔｆｒａｃｔｕｒｅ ｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓ*Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｆｌｕｉｄｓｏｌｉｄｃｏｕｐｌｉｎｇｆｏｒｔｒｉａｘｉａｌｆｌｏｗ ｔｅｓｔｏｆｃｏａｌ ｓａｍｐｌｅｓｗａｓｂｕｉｌｔ*Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｉｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｃｏａｌｓａｍｐｌｅ ｓｔｒｅｓｓ，ｆｒａｃｔｕｒｅａｎｄｆｌｏｗｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｄｕｒｉｎｇｕｎｉａｘｉａｌａｎｄｔｒｉａｘｉａｌｌｏａｄｉｎｇ*Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
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