裂隙岩体渗流演化流-固耦合模拟及其应用

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近年来,由于社会生产发展的需要,裂隙岩体渗流规律的研究日益得到关注。裂隙岩体中的渗流作用对工程建设和水环境问题等均产生了重要的影响,如水利工程的大量兴建,能源的开采,化学物品、核废料的地下贮存等,都不可避免地涉及到裂隙水运动的问题。因此,开展裂隙岩体渗流规律的研究具有重大的意义。  目前国内外裂隙岩体渗流规律研究手段丰富,其中采用数学模型进行模拟是重要的方法之一,该方法由于成本低且效率高而得到广泛的应用。本文在总结国内外裂隙岩体流-固耦合研究现状和深入认识岩体流-固耦合理论基础上,结合工程实例,利用FLAC3D软件,建立起以开滦赵各庄矿区14水平东翼大巷143S薄煤层为主要研究对象的流-固耦合模型,通过设计三种不同方案对143S薄煤层中的渗流演化过程进行模拟,并对模拟结果进行对比分析,得到以下3点主要结论:  (1)渗透系数越小,过渡层间的孔隙压力峰值越小。  (2)裂隙岩体渗流以143S薄煤层的渗流作用为主导,其孔隙压力峰值随渗透系数的大小而呈现出一定的变化。随着渗透系数的增大,过渡层的渗流扩散作用得到加强,143S薄煤层的渗流孔隙压力峰值受渗流扩散的削减作用而减小。  (3)各时刻的孔隙压力沿X轴方向距离的变化既有共性又存在差异性,共性表现为前期和后期的孔隙压力值均随X轴距离的增加而减小;差异性表现为模拟初期孔隙压力的梯度变化值较大,模拟后期孔隙压力梯度变化值较小。
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