断层突水非线性渗流-应力耦合研究.pdf

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn#断层突水非线性渗流-应力耦合研究122*郭惟嘉，赵金海，白丽扬（1.山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，青岛266590；52.山东科技大学矿业与安全工程学院，山东青岛266590）摘要：针对断层水突出日益严重的问题，为揭示断层水突出过程中的流固耦合作用影响下突水不同时刻，不同阶段上承压水运移规律，在断层破碎带中应用非达西流动方程并考虑应力作用和孔隙水压力作用对断层带中岩石力学参数影响，应用comsol软件建立含水层-断层-工作

2、面三个阶段的断层导通前后达西-非达西-自由流动方程，获得应力-水压力作用下断层水10突出及流动机理。结果表明：非达西Forchheimer方程能有效的模拟计算高水压高流速水流在断层中的流动过程；流固耦合作用对断层中的非达西流动特性影响较大，断层破碎带作为含水层和工作面的连接部，其在应力作用下的渗透性突变是断层突水形成的根源。关键词：采矿工程；断层破碎带；流固耦合；非达西流；突水中图分类号：TD3215StudyontheMechanismofFaultWaterInrushandtheNonlinearSeepag

3、e-StressCoupling122WeijiaGuo,JinhaiZhao,LiyangBai(1.StateKeyLaboratoryofMiningDisasterPreventionandControlCo-foundedbyShandongProvinceandtheMinistryofScienceandTechnology,ShandongUniversityofScienceand20Technology,Qingdao266590;2.CollegeofMiningandSafetyEngine

4、ering,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266590,China)Abstract:Specifictotheproblemofincreasinglysevereinrushofwaterfromthefault,thenon-Darcyflowequationisappliedtothefracturedrockmasswiththeconsiderationoftheeffectofthestressand25porewaterpressur

5、eonfillingsinthefaultandfracture,soastouncovertheproblemoffluid-solidcouplinginthefaultwaterinrushprocess,thewater-rockinteractionatdifferenttimeanddifferentstages,andthelawofwaterflow.TheComsolMultiphysicssoftwareisadoptedtoestablishtheDarcyandnon-Darcyfreefl

6、owequationbeforeandafterthefaultbreakoverinthreestages,thatis,theaquifer,faultandworkingface.Thusobtainingthefaultwaterinrushandcurrentflowmechanismundertheeffectof30stressandwaterpressure.Resultsshowthatthenon-DarcyForchheimerequationcanhelptosimulateandcalcu

7、latetheflowprocessofcurrentwithhighwaterpressureandhighflowrateeffectively.Theinfluenceofliquid-solidcouplingonthenon-Darcyflowcharacteristicsinthefaultissignificant.Referencescanbeprovidedbytheresearchresultsforthepreventionoffaultwaterinrushissueinthecoalmin

8、einrushandthepost-inrushtreatmentwork.35Keywords:miningengineering；faultfracturezone；fluid-solidcoupling；non-Darcyflow；waterinrush0引言中国是矿井水文地质条件最复杂的国家，近年来随着矿井开采深度与强度的增加，底板基金项目：高等学校