含瓦斯煤巖固氣耦合失穩(wěn)理論與實(shí)驗(yàn)研究

內(nèi)容概要

尹光志等編著的《含瓦斯煤巖固氣耦合失穩(wěn)理論與實(shí)驗(yàn)研究》系統(tǒng)介紹了含瓦斯煤巖固氣耦合失穩(wěn)理論及實(shí)驗(yàn)研究成果。全書共7章：第1章介紹了含瓦斯煤巖相關(guān)領(lǐng)域的研究歷史與現(xiàn)狀；第2章研究了含瓦斯煤巖的力學(xué)性質(zhì)、蠕變特性和滲透特性；第3章研究了含瓦斯煤巖的流變本構(gòu)模型；第4章研究了含瓦斯煤巖的彈塑性耦合損傷本構(gòu)模型；第
5章研究了含瓦斯煤巖的固氣耦合動(dòng)態(tài)模型；第6章研究了含瓦斯煤巖的失穩(wěn)機(jī)制，提出了含瓦斯煤巖的失穩(wěn)準(zhǔn)則和判據(jù)；第7章介紹了自行研制的煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并對(duì)煤與瓦斯突出進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
《含瓦斯煤巖固氣耦合失穩(wěn)理論與實(shí)驗(yàn)研究》可供采礦工程、安全技術(shù)及工程、巖土工程等相關(guān)領(lǐng)域的科研人員使用，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)研究生和本科生的教學(xué)參考書。

書籍目錄

前言
第1章  緒論
  1.1  引言
  1.2  國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.2.1  巖石流變理論研究進(jìn)展
    1.2.2  巖石損傷本構(gòu)模型研究現(xiàn)狀
    1.2.3  穩(wěn)定性問題研究現(xiàn)狀概述
    1.2.4  瓦斯?jié)B流及固氣耦合研究現(xiàn)狀
第2章  含瓦斯煤巖力學(xué)性質(zhì)、蠕變特性以及滲透特性的實(shí)驗(yàn)研究
  2.1  實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)描述
  2.2  試樣制備
  2.3  實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
  2.4  含瓦斯煤巖力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究
    2.4.1  含瓦斯煤巖變形特性研究
    2.4.2  含瓦斯煤巖三軸抗壓強(qiáng)度研究
    2.4.3  含瓦斯煤巖破壞形式研究
  2.5  含瓦斯煤巖蠕變特性實(shí)驗(yàn)研究
    2.5.1  煤巖蠕變的一般規(guī)律
    2.5.2  含瓦斯煤巖蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果與分析
    2.5.3  衰減蠕變階段
    2.5.4  穩(wěn)態(tài)蠕變階段
    2.5.5  加速蠕變階段
  2.6  含瓦斯煤巖滲透特性實(shí)驗(yàn)研究
    2.6.1  實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    2.6.2  圍壓對(duì)含瓦斯煤巖滲透率的影響
    2.6.3  瓦斯壓力對(duì)含瓦斯煤巖滲透率的影響
    2.6.4  應(yīng)力—應(yīng)變?nèi)^程對(duì)含瓦斯煤巖滲透率的影響
第3章  含瓦斯煤巖非線性黏彈塑性流變模型研究
  3.1  巖石類材料流變模型
    3.1.1  三種基本元件
    3.1.2  組合模型
  3.2  流變模型的三維本構(gòu)關(guān)系
    3.2.1  黏彈性問題的對(duì)應(yīng)原理
    3.2.2  黏彈性三維本構(gòu)關(guān)系
    3.2.3  黏彈塑性模型三維本構(gòu)關(guān)系
  3.3  流變模型辨識(shí)
    3.3.1  系統(tǒng)辨識(shí)概述
    3.3.2  巖石類材料流變模型類屬
    3.3.3  流變模型參數(shù)確定
    3.3.4  流變模型結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
    3.3.5  流變模型驗(yàn)證
  3.4  含瓦斯煤巖非線性黏彈塑性流變模型
    3.4.1  線性黏彈性流變模型
    3.4.2  非線性黏彈塑性流變模型
  3.5  含瓦斯煤巖三維非線性流變模型
    3.5.1  含瓦斯煤巖一維流變模型
    3.5.2  含瓦斯煤巖三維流變模型
    3.5.3  含瓦斯煤巖三維流變模型參數(shù)確定及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
第4章  含瓦斯煤巖彈塑性耦合損傷本構(gòu)模型研究
  4.1  連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基本方程及內(nèi)變量理論
    4.1.1  連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基本方程
    4.1.2  內(nèi)變量理論
  4.2  連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)基本概念及理論
    4.2.1  損傷變量
    4.2.2  損傷有效應(yīng)力
    4.2.3  損傷熱力學(xué)基礎(chǔ)
    4.2.4  損傷的度量
    4.2.5  損傷動(dòng)力學(xué)演化規(guī)律
    4.2.6  彈（黏）塑性變形損傷耦合
  4.3  彈塑性本構(gòu)模型基本理論
    4.3.1  屈服面與后繼屈服面
    4.3.2  巖石類材料的強(qiáng)化規(guī)律
    4.3.3  塑性流動(dòng)法則
    4.3.4  加載準(zhǔn)則
  4.4  含瓦斯煤巖有效應(yīng)力原理
    4.4.1  不考慮損傷的含瓦斯煤巖有效應(yīng)力
    4.4.2  考慮損傷的含瓦斯煤巖有效應(yīng)力
  4.5  含瓦斯煤巖彈塑性耦合損傷本構(gòu)模型的建立
    4.5.1  熱力學(xué)框架
    4.5.2  彈塑性描述
    4.5.3  各向異性損傷描述
    4.5.4  模型參數(shù)的確定與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
  4.6  本章小結(jié)
第5章  含瓦斯煤巖固氣耦合動(dòng)態(tài)模型與數(shù)值模擬研究
  5.1  基本假設(shè)
  5.2  孔隙度與滲透率的動(dòng)態(tài)模型
  5.3  有限單元法基本方程
  5.4  平衡方程
    5.4.1  平衡方程基本格式
    5.4.2  平衡方程空間離散化
    5.4.3  平衡方程時(shí)間離散化
  5.5  連續(xù)性方程
    5.5.1  連續(xù)性方程基本格式
    5.5.2  連續(xù)性方程空間離散化
    5.5.3  連續(xù)性方程時(shí)間離散化
  5.6  總體控制方程
  5.7  多物理場(chǎng)耦合軟件COMSOL—MultiplWsics簡(jiǎn)介
    5.7.1  軟件的組成及功能模塊
    5.7.2  COMSOL—Multiphysics建模過程
    5.7.3  COMSOL—Multiphysics軟件特征
  5.8  含瓦斯煤巖固氣耦合COMSOL有限元數(shù)值模擬
    5.8.1  模型簡(jiǎn)化與假設(shè)
    5.8.2  含瓦斯煤巖本構(gòu)模型及參數(shù)
    5.8.3  模型計(jì)算尺寸及邊界條件
    5.8.4  有限元模型計(jì)算結(jié)果與分析
    5.8.5  考慮Klinkenberg效應(yīng)的有限元模型計(jì)算結(jié)果與分析
  5.9  本章小結(jié)
第6章  含瓦斯煤巖失穩(wěn)準(zhǔn)則及判據(jù)研究
  6.1  含瓦斯煤巖失穩(wěn)分析
  6.2  初等突變理論概述
    6.2.1  重要概念
    6.2.2  初等突變理論的應(yīng)用
    6.2.3  突變圖形分析
    6.2.4  利用尖點(diǎn)突變模型解決問題的一般步驟
  6.3  含瓦斯煤巖尖點(diǎn)突變失穩(wěn)模型
    6.3.1  Cook剛度判據(jù)與巖體系統(tǒng)動(dòng)力失穩(wěn)現(xiàn)象的基本特征
    6.3.2  試驗(yàn)機(jī)—試樣系統(tǒng)的分析模型
    6.3.3  含瓦斯煤巖蠕變失穩(wěn)尖點(diǎn)突變模型
  6.4  巖石類材料強(qiáng)度準(zhǔn)則
    6.4.1  Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則
    6.4.2  Hoek—Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則
    6.4.3  Mohr強(qiáng)度準(zhǔn)則
    6.4.4  Griffith強(qiáng)度準(zhǔn)則
    6.4.5  Drucker—Prage強(qiáng)度準(zhǔn)則
    6.4.6  Murrell強(qiáng)度準(zhǔn)則
    6.4.7  冪函數(shù)強(qiáng)度準(zhǔn)則
    6.4.8  雙剪統(tǒng)—強(qiáng)度準(zhǔn)則
  6.5  中間主應(yīng)力的影響
    6.5.1  中間主應(yīng)力對(duì)巖石強(qiáng)度的影響
    6.5.2  中間主應(yīng)力對(duì)巖石變形的影響
  6.6  含瓦斯煤巖強(qiáng)度準(zhǔn)則
    6.6.1  含瓦斯煤巖強(qiáng)度準(zhǔn)則的提出
    6.6.2  含瓦斯煤巖強(qiáng)度準(zhǔn)則的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
  6.7  本章小結(jié)
第7章  煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)研究
  7.1  煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制
    7.1.1  煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研制進(jìn)展
    7.1.2  煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研制思路
    7.1.3  煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
  7.2  煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)研究
    7.2.1  煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過程
    7.2.2  煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)研究
  7.3  含水率對(duì)煤與瓦斯突出強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)研究
  7.4  不同荷載條件下煤與瓦斯突出強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)研究
  7.5  本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：7.3含水率對(duì)煤與瓦斯突出強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)研究根據(jù)煤與瓦斯突出綜合作用假說，煤與瓦斯突出是在瓦斯壓力、地應(yīng)力和煤體的物理力學(xué)性質(zhì)綜合作用下發(fā)生的劇烈動(dòng)力現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究結(jié)果表明，煤體的含水率對(duì)煤的物理力學(xué)性質(zhì)影響很大，如隨著含水率的增加，煤樣的峰值強(qiáng)度和彈性模量減小，泊松比增加。即使在含水后烘干的試件，其力學(xué)性質(zhì)也有較大變化，如峰值強(qiáng)度、彈性模量增大，巖石的脆性增加。因此，含水率對(duì)煤與瓦斯突出的發(fā)生、發(fā)展和突出強(qiáng)度也將有明顯的影響。本書以自行研制的煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為手段，對(duì)不同含水率情況下的煤與瓦斯突出強(qiáng)度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。1）實(shí)驗(yàn)方案本實(shí)驗(yàn)煤樣取自松藻煤電集團(tuán)打通一礦7#軟分層，該煤層煤質(zhì)松軟、手捻可碎，曾多次發(fā)生過規(guī)模不等的煤與瓦斯突出事故。煤樣自現(xiàn)場(chǎng)取回后，經(jīng)粉碎、篩選，取顆粒度為0.1mm的煤粒，經(jīng)加壓成型制備煤樣試件。同時(shí)取定量的煤樣測(cè)試其含水率。載荷施加順序?yàn)?，先突出口，載荷75kN，目的是防止煤樣二次受載后在突出口處發(fā)生變形，而破壞突出口的密封；再施加垂向載荷，靠近突出口側(cè)活塞載荷為110kN，其余兩個(gè)活塞130kN，目的是在煤樣試件內(nèi)形成應(yīng)力載荷梯度；然后施加側(cè)向載荷，載荷值為50kN，目的是維持系統(tǒng)受力平衡和保證煤樣試件處于三維應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)前人研究結(jié)果，當(dāng)瓦斯壓力超過0.75MPa時(shí)，才會(huì)發(fā)生煤與瓦斯突出。因此，設(shè)定瓦斯壓力值為1.00MPa，持續(xù)通瓦斯時(shí)間設(shè)定為24h，瓦斯氣體為純度99.99％的CH4。

編輯推薦

《含瓦斯煤巖固氣耦合失穩(wěn)理論與實(shí)驗(yàn)研究》是由科學(xué)出版社出版的。

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無(wú)

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    含瓦斯煤巖固氣耦合失穩(wěn)理論與實(shí)驗(yàn)研究 PDF格式下載

---