煤田火区裂隙渗流耦合动力学PDF格式文档图书下载

1绪论 1

1.1煤火灾害现状及研究意义 1

1.1.1世界各国 1

1.1.2中国 7

1.1.3研究意义 9

1.2国内外研究动态及发展趋势 10

1.2.1煤岩体和岩土体热破坏过程研究 10

1.2.2煤田火区煤岩体裂隙渗流特性研究 13

1.2.3煤田火区煤岩体流-固-热耦合数学模型 16

1.2.4问题的提出 17

1.3研究的主要内容 18

参考文献 19

2煤田火区煤岩体裂隙场多场耦合过程基础理论研究 30

2.1煤岩体温度场 30

2.1.1煤氧复合作用及其热效应 30

2.1.2煤燃烧化学场 32

2.2煤岩体裂隙场 33

2.2.1温度应力 33

2.2.2煤岩体热损伤演化 34

2.2.3煤体燃烧后上覆岩层形成垮落裂隙 35

2.3煤岩体渗流场 37

2.3.1热力风压 37

2.3.2气体非稳态渗流 39

2.4煤田火区煤岩体多场耦合作用过程 41

2.4.1煤火灾害的热动力特性 41

2.4.2煤岩体多场耦合作用的热力学过程 42

参考文献 44

3煤岩体热破坏裂隙扩展CT实验研究 46

3.1煤岩样CT扫描实验方法 46

3.1.1 CT扫描原理 46

3.1.2实验装置 47

3.2实验条件与过程 49

3.2.1试样选取与制备 49

3.2.2试验过程 50

3.3煤岩热破坏裂隙扩展特征 51

3.3.1无烟煤试样热破坏裂隙演化特征 52

3.3.2泥岩试样热破坏裂隙演化特征 57

3.4三维重建及其裂隙扩展分布 61

3.4.1无烟煤试样热破坏裂隙演化规律 61

3.4.2泥岩试样热破坏孔裂隙演化规律 64

参考文献 68

4煤田火区煤岩体破坏的热固耦合模型及数值模拟 69

4.1煤岩体材料属性 69

4.2耦合数学模型及有限元分析 70

4.3热固耦合作用下煤岩体热破裂数值模拟 73

4.3.1数值模拟的物理力学参数 73

4.3.2砂岩的裂隙扩展分布 74

4.3.3煤的裂隙扩展分布 75

4.3.4煤岩组合体的裂隙扩展分布 78

参考文献 80

5煤岩体全应力应变过程的渗透性试验研究 82

5.1实验装置及原理 82

5.1.1瞬态法实验原理 82

5.1.2 Darcy流的渗透性 84

5.1.3非Darcy流的渗透性 84

5.2煤岩体单轴和三轴应力应变特征 85

5.2.1煤岩体单轴应力应变 86

5.2.2煤岩体三轴应力应变 88

5.3煤岩体在温度影响下的三轴应力应变特征 90

5.4煤岩体全应力应变过程渗透试验 92

5.4.1实验程序及步骤 92

5.4.2煤样的渗透特性 94

5.4.3煤样非Darcy流渗透性 97

参考文献 100

6煤田火区煤岩体热-流-固多场耦合动力学模型 102

6.1煤田火区煤岩体双重孔隙介质属性 102

6.2煤田火区煤岩体热-流-固多场耦合动力学机制 104

6.2.1基本假定 104

6.2.2煤岩体热-固-流耦合数学模型及边界条件 106

6.3裂隙气体渗流动力学分析 109

6.3.1齐次数值解法 111

6.3.2非齐次柯西解法 113

参考文献 114

7乌达煤田火区演化发展过程数值模拟 115

7.1工程背景 115

7.1.1乌达煤田概况 115

7.1.2含煤地层 116

7.1.3煤火特征 118

7.2模型的建立 122

7.2.1模拟思路 122

7.2.2模型构建 125

7.2.3网格划分 126

7.2.4物理参数选择 126

7.2.5边界条件确定 127

7.3数值模拟及结果分析 129

7.3.1应力应变、位移场分布 129

7.3.2垮落前后的位移场变化 144

7.3.3温度场、应力场随时间的变化 145

7.3.4流场分布 146

参考文献 148

8乌达煤田火区监测结果及分析 150

8.1煤火成因 150

8.2高光谱热红外遥感监测 150

8.2.1红外光谱 151

8.2.2高光谱遥感成像特点 153

8.2.3乌达煤火遥感监测 154

8.3测氡法探测 159

8.3.1探测原理 159

8.3.2测氡方法及仪器装置 163

8.3.3乌达6号火区探测结果 168

8.4红外线测温结果 169

8.5裂隙间距 170

参考文献 172

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