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《辽宁工程技术大学》 2010年
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岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究

何峰  
【摘要】:岩石结构是非连续和非均质体,具有非线性、各向异性及随时间变化的流变特性。水是影响岩石蠕变破裂失稳性质的一个重要因素,随着时间的增加,并导致重大岩石工程事故的发生,造成伤亡和重大经济损失,所以开展岩石蠕变破裂与渗流耦合作用规律的研究对岩石工程的长期稳定性具有重要的理论意义和实际应用价值。论文基于前人的研究基础,对煤岩进行了三轴蠕变试验、有限元理论和数值模拟研究,综合分析了岩石工程中各种失稳破坏现象,主要工作如下: (1)对煤岩试件分别进行三轴蠕变试验和蠕变-渗流耦合试验,得出炭质泥岩的长期强度;不同含水率对煤岩试件蠕变特性的影响,确定蠕变模型参数;考虑围压、加卸载及恒压下,渗透率的变化规律;煤岩试件蠕变全过程中对渗透率的影响规律。对于不同岩石和不同的围压、孔压条件下,通过蠕变过程中的渗透性试验,拟合出相应蠕变-渗透率曲线和渗透率-蠕变方程; (2)基于弹性理论的有限元分析基本方程,引入粘弹塑性问题的本构方程,再结合弹性、弹塑性问题的平衡微分方程、几何方程及边界条件,联合建立流变问题的有限元基本方程;并应用最大拉应力理论,建立最大拉应力单元追踪法,模拟流变变形过程中裂纹的萌生、扩展和汇聚,建立蠕变破裂判断准则;同时建立了非线性损伤模型,并进行了岩石损伤过程的有限元模拟。 (3)据等效连续介质模型和流变学的理论,建立煤岩体流变场与渗流场耦合作用下的流变模型,推导相应的直接耦合总体控制方程,给出煤岩体流变场与渗流场耦合作用下的有限元分析格式,并进行了有限元程序设计; (4)基于流变试验和蠕变-渗流耦合有限元法,应用FEPG软件平台,编制蠕变破裂模块和蠕变-渗流耦合模块,并应用于层状边坡长期稳定性分析;通过蠕变破裂模块,分别从受法向力作用下蠕变破裂和离层蠕变破裂,分析其各设定监测点随时间演化应力变化规律、不同方向位移变化规律;通过蠕变-渗流耦合模块,分析其监测点水压随时间的变化,位移的变化规律。
【学位授予单位】:辽宁工程技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU452

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 何峰;孟凡尊;王振伟;赵国超;;水与煤岩蠕变影响试验研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2011年02期
2 何峰;臧立岩;张建生;张立林;;煤岩体蠕变-渗流耦合数值模拟[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2011年06期
3 何峰;王来贵;姚再兴;王振伟;张立林;;煤岩层状边坡蠕变破裂数值模拟[J];金属矿山;2011年04期
4 何峰;王来贵;王振伟;姚再兴;;煤岩蠕变-渗流耦合规律实验研究[J];煤炭学报;2011年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王振伟;充水煤岩边坡渗流—损伤耦合规律研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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2 徐德敏;高渗压下岩石(体)渗透及力学特性试验研究[D];成都理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 何峰;岩石结构的蠕变稳定性理论研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 李月;刘立;李玉梅;张中兴;梁伟;;地基层状岩石纵波波速与密度相关性试验研究[J];四川建筑科学研究;2009年01期
4 陈利群;李平;杨伟军;;多排孔混凝土空心砌块砌体沿通缝抗剪强度计算方法研究[J];四川建筑科学研究;2010年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 张旭;孙可明;李凯;;流固耦合作用下水平井变质量流动规律分析[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
3 张志毅;孟海利;杨年华;薛里;;爆炸加固软土地基机理的试验研究[A];中国力学学会工程爆破专业委员会《2011全国爆破理论研讨会》论文选编[C];2011年
4 罗迎社;陈胜铭;张亮;粟建新;张永忠;罗树凌;;含缺陷PVC板材弹性降温及热致磁效应实验研究[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
5 蔡光顺;段海峰;江昌民;董山;;综采工作面无线传输矿山压力监测系统应用研究[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
6 李鹏举;冯光明;范玮刚;郑艳栋;张文涛;;煤岩体三轴卸围压的实验研究与应用[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
7 盛建红;廖文景;李伟明;;高山石膏矿井下矿柱安全系数计算及分析[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
8 刘鹏博;李路;姚永超;明世祥;;基于矿岩性质模糊聚类分析的巷道分级支护研究[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
9 吴吉南;张德琦;;陷落柱内辅运大巷膨胀地压治理技术探讨[A];第七次煤炭科学技术大会文集(上册)[C];2011年
10 祝效华;汤历平;吴华;贾彦杰;石昌帅;;高频扭转冲击作用下硬地层破岩机理研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏风清;煤与瓦斯突出的物理爆炸模型及预测指标研究[D];河南理工大学;2010年
2 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
3 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
4 李伟;深部巷道围岩稳定性安全控制原理与应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
6 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 肖知国;煤层注水抑制瓦斯解吸效应实验研究与应用[D];河南理工大学;2010年
8 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
9 孙克国;注浆控制岩溶隧道突水地质灾害的机理和模拟方法研究[D];山东大学;2010年
10 王旭宏;大同矿区“三硬”煤层冲击地压发生机理研究[D];太原理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 桑培淼;注水强化松软煤壁稳定性的规律及工艺参数研究[D];河南理工大学;2010年
2 呼庆华;近井筒开采引起覆岩移动变形破坏规律及其治理技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 唐杰兵;平煤十一矿软岩破坏巷道修复治理研究[D];河南理工大学;2010年
4 尚群;赵庄矿3#煤层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度研究[D];河南理工大学;2010年
5 宋家勇;安林煤矿炮放面矿压显现规律及顶煤冒放性预测研究[D];河南理工大学;2010年
6 潘建武;含单一天然弱面岩石试样的力学特性研究[D];河南理工大学;2010年
7 汪国华;近距离上保护层开采卸压范围及临界层间距研究[D];河南理工大学;2010年
8 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年
9 何寿迎;黄岛LPG地下储库稳定性分析及支护设计优化[D];山东科技大学;2010年
10 冯银银;隧道围岩应力与位移数值模拟与分析[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯启言;杨天鸿;于庆磊;唐春安;冷雪峰;;基于渗流-损伤耦合分析的煤层底板突水过程的数值模拟[J];安全与环境学报;2006年03期
2 芮勇勤,徐小荷,马新民,霍启元,张幼蒂,周昌寿;露天煤矿边坡中软弱夹层的蠕动变形特性分析[J];东北大学学报;1999年06期
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4 何峰;王来贵;王振伟;;海州露天矿滑坡灾害统计分析及信息库建立[J];地质灾害与环境保护;2006年02期
5 李地元;李夕兵;张伟;;裂隙岩体的流固耦合研究现状与应用展望[J];水利与建筑工程学报;2007年01期
6 何峰,王来贵,于永江,冯美生;岩石试件非线性蠕变模型及其参数确定[J];辽宁工程技术大学学报;2005年02期
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9 王振伟;郝哲;于永江;高文华;;沈阳地铁隧道开挖蠕变效应[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2011年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 徐德敏;高渗压下岩石(体)渗透及力学特性试验研究[D];成都理工大学;2008年
2 赵延林;裂隙岩体渗流—损伤—断裂耦合理论及应用研究[D];中南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 何峰;岩石结构的蠕变稳定性理论研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 许年春;杨小院;秦娟;;岩石单轴受压体应变与长期强度关系[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2012年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王振伟;充水煤岩边坡渗流—损伤耦合规律研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 何冠男;胡麻岭隧道特殊砂岩蠕变特性及工程应用研究[D];北京交通大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周小平,张永兴,哈秋聆;裂隙岩体加载和卸荷条件下应力强度因子[J];地下空间;2003年03期
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 熊伟;流固耦合渗流规律研究[D];中国科学院渗流流体力学研究所;2000年
2 韩小妹;低渗透岩石非Darcy渗流实验研究[D];清华大学;2004年
3 杨琼;低渗透砂岩渗流特性试验研究[D];清华大学;2004年
4 田杰;岩体渗流的流固耦合问题及其工程应用[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2005年
5 王道成;低渗透油藏渗流特征实验及理论研究[D];西南石油大学;2006年
【相似文献】
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2 张平;考虑伴随参量的损伤演化方程[J];湘潭大学自然科学学报;1990年03期
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10 徐曾和,徐小荷;可变形多孔介质中一维孔隙压力的生成[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);1999年05期
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3 马行东;李海波;;地震动荷载作用下锚固边坡稳定性研究[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2006年
4 倪才胜;白世伟;韩昌瑞;;某水力枢纽基坑开挖过程渗流耦合数值模拟[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(一)[C];2008年
5 李松;罗济章;张金铸;;岩石真三轴应力状态下蠕变性质研究[A];岩石地下工程论文集——1990年会议论文[C];1990年
6 刘成丹;梁纯升;;矿山压力时效问题的数值分析研究[A];第一届全国岩石力学数值计算及模型试验讨论会论文集[C];1986年
7 ;泥化夹层的松弛和蠕变性质及其在坝工设计中的重要性(英文)[A];陈宗基论文选[C];1994年
8 梅升华;;高温下岩石蠕变的结构理论和形式理论[A];地球物理研究所四十年(1950-1990)[C];1990年
9 徐小丽;高峰;沈晓明;廖孟柯;;温度作用下岩石的热粘弹塑性模型研究[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(上册)[C];2006年
10 罗先启;;三峡库区常见多发型滑坡机理及其监测模型研究[A];水电论坛报告文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何峰;岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 曾杰;深埋硬岩隧道围岩稳定性研究[D];重庆大学;2011年
3 张先伟;结构性软土蠕变特性及扰动状态模型[D];吉林大学;2010年
4 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
5 季明;湿度场下灰质泥岩的力学性质演化与蠕变特征研究[D];中国矿业大学;2009年
6 崔少东;岩石力学参数的时效性及非定常流变本构模型研究[D];北京交通大学;2010年
7 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
8 周华樟;旋切板胶合木的蠕变及其对结构稳定性的影响[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 郭臣业;岩石和瓦斯突出发生条件及机理研究[D];重庆大学;2010年
10 杨文东;复杂高坝坝区边坡岩体的非线性损伤流变力学模型及其工程应用[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王松鹤;黄土蠕变特性试验研究[D];西北农林科技大学;2010年
2 程博;堆石坝坝体堆石料蠕变特性试验研究[D];北京工业大学;2012年
3 杨欣;充填体蠕变本构模型及其工程应用[D];江西理工大学;2011年
4 姚伟林;超固结粉质粘土短期蠕变行为试验研究[D];北京交通大学;2011年
5 侯成;轴承巴氏合金的蠕变力学行为研究[D];太原科技大学;2012年
6 傅强;工程软岩蠕变理论及其支护方法的研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
7 郭建光;考虑土体蠕变的铁路边坡稳定性分析[D];中南大学;2009年
8 周玉鑫;含夹层岩盐储库渗透性与密闭性研究[D];河北工业大学;2011年
9 李磊;现代新型胶竹材料蠕变性能及组合结构蠕变研究[D];湖南大学;2012年
10 吕俊青;昆明盆地泥炭土流变特性与本构模型研究[D];昆明理工大学;2011年
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