渗流-应力耦合作用下岩石损伤破裂演化模型及其应用

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 存在的主要问题

1．4 本书研究内容

2 基于微裂纹演化的岩石渗流一应力一损伤耦合模型

2．1 岩石材料的多尺度性与代表性体积单元

2．2 岩石渗流～应力一损伤耦合模型的基本理论框架

2．3 岩石微裂纹损伤演化模型

2．4 微裂纹损伤引起的岩石渗透性演化模型

2．5 微裂纹损伤引起的岩石声发射活动模型

2．6 耦合模型的数值解法及验证

2．7 本章小结

3 渗流—应力耦合作用下岩石破裂演化的宏一细观数值模型

3．1 岩石破裂的宏一细观双尺度概念模型

3．2 细观单元材料性质的随机分布

3．3 细观单元的破裂准则及破裂单元的表征

3．4 数值计算模型的实现

3．5 验证算例一：岩石双轴压缩一渗流耦合过程的数值模拟

3．6 验证算例二：岩石压缩蠕变一渗流耦合过程的数值模拟

3．7 验证算例三：岩石水力压裂过程的数值模拟

3．8 本章小结

4 采动诱发的煤层底板损伤破裂与渗流演化过程研究

4．1 煤层底板突水概述

4．2 煤层底板损伤破裂与渗流演化过程

4．3 顶板破断垮落压实作用的影响

4．4 底板岩体非均质性的影响

4．5 底板承压含水层水压力的影响

4．6 采动支承压力长期作用的影响

4．7 本章小结

5 含陷落柱煤层底板损伤破裂与渗流演化过程研究

5．1 煤层底板陷落柱突水概述

5．2 含陷落柱底板破裂与渗流过程分析的数值模型

5．3 含陷落柱底板损伤破裂与渗流演化过程

5．4 底板承压含水层水压力的影响

5．5 陷落柱中承压水初始导高的影响

5．6 本章小结

6 带压开采煤层底板破裂规律的微震监测研究

6．1 带压开采工作面工程地质概况

6．2 微震监测基本原理与监测方案

6．3 底板破裂规律的微震监测结果

6．4 煤层底板突水预测预报方法探讨

6．5 本章小结

7 主要结论

参考文献

工程扰动作用诱发的岩体内部损伤和破裂及其造成的岩体渗流场改变是导致大规模岩体工程失稳和地质灾害的重要原因之一。《渗流 应力耦合作用下岩石损伤破裂演化模型及其应用》综合运用理论分析、数值模拟和现场监测相结合的方法，对渗流一应力耦合作用下岩石损伤破裂演化过程以及煤层底板突水机理进行了系统研究。首先，将微裂纹损伤张量引入到经典的Biot孔隙弹性理论中，构建了基于微裂纹演化的岩石渗流一应力一损伤耦合模型；然后，针对岩石破裂的跨尺度耦合特征，在连续介质力学理论框架下，建立和开发了渗流一应力耦合作用下岩石破裂过程分析的宏一细观双尺度数值模型及计算程序，在此基础上，利用开发的宏一细观数值计算程序，系统研究了承压水体上完整煤层底板和含陷落柱煤层底板的破坏突水过程；最后，进行了带压开采工作面回采过程中底板破裂规律的现场微震监测，验证和完善了所开发的数值计算模型和程序。
　　《渗流 应力耦合作用下岩石损伤破裂演化模型及其应用》可供从事岩土工程、采矿工程、油气工程、工程力学等专业的科技工作者、研究生参考使用。