破碎岩体流固耦合渗流的分岔_中国煤炭行业知识服务平台

破碎岩体流固耦合渗流的分岔

作者

李顺才陈占清缪协兴茅献彪
单位

徐州师范大学机电工程学院中国矿业大学理学院中国矿业大学理学院江苏徐州221116 江苏徐州221008
摘要

利用承压破碎岩石非Darcy渗流的渗透特性试验规律,对破碎岩体渗流动力系统进行了应力场与渗流场耦合的分岔行为研究.根据多孔介质的有效应力原理建立了含有孔隙度及孔隙压力等渗流物理量的应力场控制方程;考虑流体与固体骨架各自的运动速度,分别建立了流体非Darcy渗流的运动方程以及固体骨架和流体的连续性方程,推导出含有应力场体积应变的渗流场控制方程;得到了垮落破碎岩体由自然堆放状态过渡到压实状态时的弹性流固耦合一维非Darcy渗流的非线性动力学方程组,分析并求解了渗流系统的平衡态,利用逐次亚松弛迭代法分析了平衡态的稳定性,得到了无量纲化孔隙压力、渗流速度随参数变化的动力学响应,指出破碎岩体渗流动力系统存在鞍结分岔.在分岔点处任意微小的扰动易诱发渗流失稳,引发突水等动力学灾害.
关键词

承压破碎岩体流固耦合非线性渗流低松弛迭代法鞍结分岔
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目(50564687)；国家自然科学基金重点资助项目(50634050)；江苏省自然科学基金资助项目(BK2007029)；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20060290504)；