循环载荷下煤样不同方向渗透特性试验研究

针对循环采动过程中煤层不同方向渗透特征的演化规律问题,以平顶山十二矿己15煤层煤样为研究对象,利用自行研制的应力-渗流-解吸煤体变形试验装置,开展了循环围压加载下煤样不同方向渗透试验。研究结果表明:在相同的轴压、围压和平均孔隙压力下,试样平行层理面方向的渗透率大于垂直层理,平行层理面内的渗透率相差不大。在围压恒定的情况下,通过试样的流量随着渗透压差的增大而增大,且二者之间的关系可以用二次函数描述;围压增加,导致裂隙闭合,渗透率减小,当循环围压大于煤屈服强度和抗压强度时,裂隙扩展,渗透率增加;循环围压加载可以改变煤样原有不同方向渗透率大小顺序,渗透率与原初始渗透率比值随循环加载次数的增加而增大。     

单轴压缩下中部锁固岩桥变形破坏模式及演化机制研究

为了探究锁固岩桥破坏模式及演化机制,通过在完整试样端部预制裂隙以形成中部岩桥,采用物理试验和RFPA2D数值模拟方法,研究不同锁固岩桥角度试样破坏模式及裂隙扩展演化机制的影响规律,并利用断裂力学理论分析岩桥裂隙扩展机理。研究结果表明:利用数字图像技术,从定量角度分析裂隙扩展类型,得出试验试样最终破坏是由前期损伤不断积累所导致的结果;锁固段岩桥角度α对锁固段的破坏有重要影响,当α≤90°时,锁固岩桥段发生张拉贯通破坏;当90°＜α＜120°时,锁固岩桥段发生张拉剪切贯通破坏;当α≥120°时,锁固岩桥段并没有发生贯通破坏。最终得出3种试样破坏模式:下部裂隙张拉扩展,贯通中部岩桥;上下部裂隙同时张拉扩展,剪切贯通中部岩桥;下部裂隙张拉扩展,贯通试样上端面,中部岩桥没有发生破坏。     

基于液电效应的高压电脉冲对煤体致裂实验研究*

为分析基于液电效应的高压电脉冲致裂煤体效果,采用电脉冲应力波实验和微观观测方法对潞安矿区煤样裂隙发展过程及其特征进行研究。结果表明:液电效应能明显致裂煤体,且作用次数越多,煤体裂隙密度越大、裂隙网络越贯通,同时煤体孔裂隙等结构薄弱部位的存在能促进裂隙的发育;液电效应对煤体作用可分为4个阶段,其中裂隙快速发展阶段是适合现场作用阶段;高压电脉冲通过液电效应产生冲击波和其他次生作用,且对煤体组成成分无影响;在现场应用中,应充分考虑煤体性质、钻孔布局等,采用“单点多次、多次连续、分段进行、全孔作业”的作业方式。该实验研究为基于液电效应的高压电脉冲技术应用提供支撑。     

特别破碎测压围岩环境改造工艺技术研究

由于静水压力和流动阻力的存在,浆液在围岩裂隙中的渗透扩散范围有限,对于具有较厚特别破碎围岩的石门测压环境来说,一次注浆难以达到预期效果,因此本文提出采用逐段注浆法来实现封堵、充填导水围岩裂隙,增强围岩的承载能力,防止塌孔,一次成孔,为石门测压提供一个良好的围岩环境。并通过在平煤十一矿-800m石门测压试验与应用的顺利进行,论证了逐段注浆法改变特别破碎围岩测压环境的可行性。     

非等值冒落采空区“三带”考察及其模拟验证

为提高高位裂隙钻孔抽采采空区瓦斯的效果,必须掌握采空区"三带"特征。在理论分析的基础上,现场考察黄陵2号煤矿107工作面冒落带分布,结果表明:冒落带呈拱形分布,并且沿采空区横向对称,最大冒落高度为19 m。通过Fluent数值模拟方法,得出采空区瓦斯抽采的最佳区域,验证了现场考察冒落带非等值高度的正确性。这表明,在分析采空区"三带"特征时,应考虑冒落高度的非等值性,进而通过理论分析、现场考察、数值模拟等手段得出采空区抽采的最佳区域。     

强烈非均质裂隙介质优先流及其工程意义——以HN地下水封洞库为例北大核心CSCD

在地下洞库工程建设中,低渗岩体内发育的节理密集带、断层等空隙中通常形成优先流,从而对洞库涌水量与储品水封安全性造成严重影响,因此裂隙介质优先流的识别、工程风险评估以及防渗控制研究具有重要意义。以HN地下水封石油洞库为例,使用FEFLOW地下水模拟工具的非结构化剖分技术对优先流潜在通道进行了精细的几何刻画,建立了工程场区尺度的地下水水流模型,并对施工期中优先流防渗处置不同工况下洞库涌水量与储品水封安全性进行了模拟分析。结果表明：优先流是影响洞库围岩中地下水的流场形态以及洞库涌水量的重要因素,断层、节理密集带等不连续面是主洞室涌水主要的充水途径,优先流形成的涌水量占据主洞室总涌水量的60%以上。在地下工程施工期间做好优先流通道的防渗处理是必不可少的工作。     

基于GIS的岩质顺层边坡坡体组合类型空间分布

GIS技术在地质灾害领域得到了越来越广泛的应用。采用节理玫瑰花图和赤平投影法,通过对三峡库区某区域岩质顺层边坡的大量节理裂隙的统计和主要结构面组合切割关系的分析,选取12个坡体组合计算点及其坡体组合类型,并利用ArcGIS软件依据岩层倾向一致性原则进行识别与处理,从而确定了每个坡体组合计算点所能影响的区域范围,最终得到研究区域范围内岩质顺层边坡坡体组合类型的空间分布,可为岩质边坡稳定性评价提供依据。     

低渗透性裂隙介质中地下水定深分层取样的技术方法研究

获取特定深度的地下水样品进行测试是研究裂隙岩体水文地质特征的重要方法之一。花岗岩体渗透性较低且裂隙发育,具有强烈的非均质性和各向异性,岩体内不同深度地下水出水量差异较大,在这种低渗透性裂隙岩体中定深获取原位地下水样较为困难。提出一种适用于低渗透性裂隙介质的地下水定深分层取样技术方法,该方法设计了一套连续性双栓塞地下水定深分层取样设备,并对取样方法、取样步骤以及注意事项进行了详细阐述,在内蒙古某项目中运用该取样技术方法成功获取了花岗岩体中深层原位地下水样,为低渗透性裂隙岩体水文地质研究提供了基础资料。     

基于野外测量数据的裂隙间距箱线图法初探——以锦屏一级水电工程厂房为例

为了满足裂隙发育韵律性的分析需要以及在裂隙网络模拟中准确使用间距参数,利用基于中位数的探索性数据分析方法之一——箱线图法,对锦屏一级水电工程厂房区某排水廊道野外测量数据进行整理分析,结果表明:箱线图的离群值可以有效地避免掩盖效应,清晰直观地指示裂隙的疏密展布;与岩层产状一致的裂隙组发育具有随机性特点,受断层影响大的裂隙组离群值是裂隙集群分布的边界,而与断层高角度相交的裂隙组呈现疏密相间各自等间距分布的特征;二次探索分析提供的间距均值参数误差平均缩小到3.39%以下,相比概率累计分布曲线拟合得到的均值,其精度平均提高了46.97%,表明箱线图法是裂隙间距分析的有效手段。     

裂隙倾角对典型海底金属矿多裂隙围岩流热耦合的影响

为探究裂隙倾角对三山岛金矿多裂隙围岩流热耦合的影响,基于三山岛海底矿体测量数据建立多裂隙围岩流热耦合模型,应用COMSOL Multiphysics将三维裂隙降维简化,分析裂隙倾角在流热耦合过程中对渗流场中裂隙出口流量、渗流速度以及对温度场中的传热时间、温度分布、裂隙出口温度的影响。结果表明：离散裂隙的倾角对渗流场和温度场有明显的控制作用。地热水的渗流速度随着与入口处距离的增加总体呈现先减小后平稳流动最后增大的趋势,随着时间的推移裂隙出口流量皆呈现出不断减小的趋势;裂隙围岩距离巷道越远温度越高,不同裂隙倾角附近围岩的等温线分布明显不规则。