煤体非均质随机裂隙模型及渗流—应力耦合分析

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 选题意义

1.2 煤岩体的非均质力学特性研究

1.3 煤岩体的非连续力学特性研究

1.4 煤层瓦斯运移过程的数值模拟

1.5 主要研究内容

2 煤岩体力学特性分析

2.1 考虑围压影响的煤应变软化模型

2.1.1 峰后强度退化指数

2.1.2 峰后模量退化指数

2.1.3 考虑围压影响的应变软化模型

2.1.4 模型验证

2.2 考虑围压影响的非均质煤岩剪胀扩容模型

2.2.1 扩容指数

2.2.2 岩石扩容指数与剪胀角的关系

2.2.3 模型描述

2.2.4 参数的确定

2.2.5 煤非均质描述

2.2.6 模型的数值实现

2.2.7 数值算例

2.3 小结

3 煤体中瓦斯运移过程中的固气耦合模型

3.1 概述

3.2 煤层瓦斯渗流实验研究

3.2.1 设备和实验原理

3.2.2 试样来源

3.2.3 实验结果

3.2.4 实验结果分析

3.3 煤层瓦斯流动固气耦合数学模型

3.3.1 基本假设

3.3.2 瓦斯渗流方程

3.3.3 煤弹性变形场控制方程

3.3.4 定解条件

3.3.5 固气耦合数学模型

3.4 数值解法

3.5 可信性证明实例及解析

3.6 计算实例

3.7 小结

4 煤体的非均质表征方法及渗流应力耦合数学模型

4.1 煤非均质力学特性模拟模型

4.2 煤岩力学参数非均匀及Weibull 分布试验验证

4.3 非均质煤固气耦合数学模型

4.3.1 基本方程

4.3.2 渗流方程

4.3.3 煤弹塑性变形场方程

4.3.4 煤的弹塑性矩阵

4.4 计算实例

4.5 小结

5 随机裂隙煤表征方法及渗流应力耦合数学模型

5.1 随机裂隙生成步骤

5.1.1 基本假设

5.1.2 几种重要的非均质煤岩的分布函数与概率密度函数

5.1.3 模拟步骤

5.2 RFSS~(2D) 原理

5.3 煤体体裂隙网络模型离散化方法

5.4 考虑随机裂隙展布的渗流应力耦合数学模型

5.4.1 基质岩块的连续介质模型

5.4.2 裂缝的薄层Desai 单元模型

5.4.3 随机裂隙展布的渗流应力耦合数学模型

5.5 计算实例

5.6 小结

6 非均质、随机裂隙展布煤的表征模型及应用

6.1 非均质、随机裂隙展布煤的表征模型

6.2 数值算例

6.3 小结

7 考虑力学参数关联的非均质煤力学参数赋值方法

7.1 概述

7.2 实验研究

7.2.1 试样及其基本力学性质

7.2.2 实验结果及分析

7.3 考虑力学参数关联的非均质煤随机概率模型

7.4 数值算例

7.4.1 数值算例1

7.4.2 数值算例2

7.4.3 数值算例3

7.5 小结

8 结论

8.1 结论

8.2 创新点和特色

8.3 展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集

附录