《煤岩體蠕變滲透特性及滲流失穩機理》是李樹剛著，科學出版社2021年出版圖書。
基本介紹
- 書名：煤岩體蠕變滲透特性及滲流失穩機理
- 作者：李樹剛
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2021年3月
- 頁數：212 頁
- 開本：16 開
- ISBN：9787030658883
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書是一部介紹煤岩體蠕變滲透特性及滲流失穩機理的專著，全書共7章。在系統介紹煤岩體滲透特性及強度理論的基礎上，從煤岩體力學特性入手，自主研發破碎岩石三軸滲流試驗系統，開展側限條件下破碎煤岩體滲透特性研究、煤岩體變形與滲流時間效應研究及三軸應力狀態下煤岩滲透特性研究，分析不同工況下煤岩體的滲流規律。在此基礎上，建立煤岩體流固耦合滲流動力學模型，並利用解耦方法化簡動力學模型，得到煤岩體發生滲流失穩的條件及失穩的臨界壓力梯度值。最後通過數值計算方法對所構建的動力學模型進行求解與驗證。
圖書目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 煤岩力學特性研究現狀 2
1.2.1 單軸壓縮下煤岩力學特性研究現狀 2
1.2.2 三軸壓縮下煤岩力學特性研究現狀 5
1.2.3 煤岩蠕變力學性質研究現狀 7
1.3 煤岩滲透特性研究現狀 10
1.3.1 煤岩滲流試驗研究現狀 10
1.3.2 煤岩體變形與滲流時間效應研究現狀 12
1.3.3 煤岩滲流理論研究現狀 13
第2章 煤岩體強度理論及試驗 18
2.1 煤岩體強度理論 18
2.1.1 煤岩體單軸強度及變形特性 18
2.1.2 煤岩三軸強度及變形特性 20
2.1.3 煤岩的破壞機理 22
2.1.4 煤岩的強度理論 23
2.2 煤岩蠕變的基本概念 31
2.3 煤岩蠕變的基本模型 33
2.3.1 基本元件模型 33
2.3.2 Maxwell模型 33
2.3.3 Kelvin模型 35
2.3.4 Kelvin-Voigt模型 37
2.3.5 Burgers模型 39
2.4 煤岩單軸壓縮試驗 42
2.4.1 試驗條件 42
2.4.2 試驗系統 42
2.4.3 單軸壓縮試驗結果 42
2.5 煤岩三軸壓縮試驗 44
2.5.1 三軸壓縮試驗概述 44
2.5.2 三軸壓縮試驗結果及分析 45
2.6 煤岩破壞過程中聲發射特性試驗 47
2.6.1 試驗設備及試驗原理 47
2.6.2 煤岩蠕變過程中聲發射特性 48
2.7 煤岩蠕變力學性質 56
2.7.1 單級載入下煤岩蠕變試驗 56
2.7.2 分級載入下煤岩蠕變試驗 58
第3章 煤岩滲流基本概念及試驗系統研製 62
3.1 煤岩滲流的基本概念 62
3.1.1 孔隙率 62
3.1.2 孔隙比 62
3.1.3 比面 63
3.1.4 滲流速度Dupuit-Forchheimer關係式 63
3.1.5 滲透率與滲透係數 64
3.2 Darcy定律 65
3.3 非Darcy滲流 67
3.4 滲流基本方程 70
3.4.1 流體壓縮與膨脹係數-狀態方程 70
3.4.2 多孔介質的壓縮係數-狀態方程 71
3.4.3 連續性方程 71
3.5 煤岩滲流試驗系統研製背景及意義 72
3.6 試驗系統的設計 73
3.6.1 試驗系統的構成 73
3.6.2 試驗系統的組裝 74
3.7 破碎岩石三軸滲流試驗方法 75
第4章 側限條件下破碎煤岩滲透特性 79
4.1 破裂岩樣滲透特性試驗 79
4.1.1 試驗原理 80
4.1.2 圓形薄板製備及試驗方法 86
4.1.3 試驗結果與現象分析 88
4.2 破碎岩樣滲透特性試驗 92
4.2.1 多種礦物成分破碎岩石滲透特性試驗 92
4.2.2 混合破碎岩樣滲透特性試驗 106
4.3 孔隙率連續變化的破碎砂岩滲透特性 112
4.3.1 積分式模型的建立 112
4.3.2 孔隙率連續變化滲流試驗方法及測試結果 114
4.3.3 試驗現象與結果分析 116
第5章 煤岩變形與滲流的時間效應 122
5.1 分級載入下破碎砂岩滲流試驗 122
5.1.1 試驗原理及方法 122
5.1.2 試樣製備及試驗設備 123
5.1.3 試驗結果及分析 125
5.2 破碎矸石分級載入蠕變過程中的滲流試驗 131
5.2.1 試驗方案及過程 131
5.2.2 各級應力水平下的孔隙率時間歷程分析 132
5.2.3 破碎矸石蠕變模型及其參數確定 133
5.2.4 蠕變及滲透參數變化規律分析 135
5.3 破碎煤岩體滲透參量與孔隙率的關係 139
第6章 三軸應力狀態下煤岩滲透特性 140
6.1 試驗系統及試驗方案 140
6.1.1 試驗系統 140
6.1.2 試驗方案 140
6.2 試驗原理及參數計算 142
6.2.1 孔隙率的計算 142
6.2.2 有效應力的計算 144
6.3 破碎砂岩試驗結果及分析 145
6.3.1 有效應力與滲流速度的關係 145
6.3.2 孔壓梯度與滲流速度的關係 147
6.3.3 圍壓與滲透率的關係 151
6.3.4 孔隙率與滲透特性的關係 153
6.4 破碎煤樣試驗結果及分析 156
6.4.1 孔壓梯度與滲流速度的關係 156
6.4.2 軸向位移與孔隙率的關係 164
6.4.3 圍壓與孔隙率的關係 165
6.4.4 軸向位移與滲透特性的關係 167
6.4.5 圍壓與滲透特性的關係 171
6.4.6 孔隙率與滲透特性的關係 175
第7章 破碎煤岩流固耦合問題 179
7.1 流固耦合問題描述 179
7.2 應力場控制方程 180
7.2.1 應力平衡方程 180
7.2.2 幾何方程 181
7.2.3 本構方程 182
7.2.4 有效應力方程 183
7.2.5 應力場方程 183
7.3 滲流場方程 184
7.3.1 非Darcy滲流運動方程 185
7.3.2 連續性方程 185
7.4 輔助方程 187
7.4.1 狀態方程 187
7.4.2 滲透參量與孔隙率之間的關係方程 187
7.5 動力學模型 187
7.5.1 動力學方程組 188
7.5.2 初始條件和邊界條件 188
7.6 滲流穩定性分析 188
7.7 破碎煤岩流固耦合模型數值分析 193
7.7.1 數值仿真軟體簡介 194
7.7.2 數值計算模型與格線劃分 194
7.7.3 數值模型計算參數 195
7.7.4 定解條件 195
7.7.5 數值模擬結果分析 196
參考文獻 203
