导读:本文包含了深部煤体论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:深部煤体,损伤演化,损伤变量,CT实时实验
深部煤体论文文献综述
钟江城,王子辉,王路军,赵家巍,任伟光[1]（2019）在《基于CT叁维重构的深部煤体损伤演化规律》一文中研究指出为研究不同应力条件下深部煤体损伤演化规律及破坏机理,以平煤十二矿己15-17220工作面的深部煤体为研究对象,进行了单轴压缩的实时CT扫描实验,结合细观统计损伤力学,提出了一种基于CT图像灰度值定义损伤变量的方法,定量分析了煤样单轴压缩过程中损伤演化规律。通过CT扫描实验、压汞实验和室内基本力学实验,建立了能够反映固体基质分布的深部非均质煤样的叁维数值几何模型,进行了合理的网格划分,确定了不同材料组分的本构模型及其物理力学参数,在位移控制加载条件下开展了煤样单轴压缩的数值模拟,定性研究了煤样单轴压缩过程中的损伤演化规律及破坏机理。进一步,在单轴压缩数值模拟基础上,通过对煤样施加不同的环向应力,进行了5种不同围压条件下煤样叁轴压缩的数值模拟,从应力-应变曲线形态、煤样破裂形态及破裂角大小等方面定性分析了叁轴压缩条件下深部煤体损伤演化规律。结果表明:单轴压缩数值模拟的应力-应变曲线及损伤演化特征与CT实时扫描实验得到的结果具有较好的一致性。随着轴向应力的逐渐增加,煤样损伤依次经历了零损伤阶段、局部损伤产生阶段、损伤线性和非线性稳定增长阶段和损伤加速增长致使完全破坏阶段。试件最终破坏时其最大剪切应变率区域及塑性区都近似平行或垂直于煤基质和煤杂质的交界面,且损伤发生的两个主破坏面相互垂直。单轴压缩的整个过程煤样主要发生拉伸破坏,屈服应力后由于煤样的不均匀变形才发生剪切破坏。基于CT重构的煤样叁轴压缩的数值模拟得到的损伤演化特征和经典的岩石损伤演化的6个阶段能够很好的吻合,煤样主要发生剪切破坏;随着围压的增大,峰值强度、扩容点应力和残余强度均逐渐增大,破裂角逐渐减小,破裂角与围压之间近似呈负线性相关。在数值模拟的网格划分、几何模型建立、材料参数和本构模型的选取以及应力应变的计算方法等方面做出了优化,取得了较好的数值模拟效果,能够消除实验样品差异性带来的影响,且能够直观准确地定性描述单轴和叁轴压缩过程中的损伤演化规律。(本文来源于《煤炭学报》期刊2019年05期）
王路军,周宏伟,荣腾龙,任伟光[2]（2019）在《深部煤体采动应力场演化规律及扰动特征研究》一文中研究指出为了描述深部煤体开采过程中扰动特征,提出基于采动应力的扰动强度判别表达式。根据深部煤体开采实际条件,采用应变软化本构关系,建立深部煤体在保护层开采及蠕变条件下数值模型,得出保护层开采后煤体应力场演化规律及受扰动强度特征,并分析出在受扰动影响及蠕变条件下变形场规律,最终将现场实测应力与模拟结果进行对比,说明数值模拟的合理性。研究表明:(1)深部煤岩体强度差异大,岩体强度高,破坏时应力衰减快,而煤体强度较低,呈现弹塑性破坏。(2)采用基于采动应力的扰动因子表征煤体受扰动程度;保护层采空区下煤体卸压范围大,表现出区域性扰动特征,而未受保护层开采影响但受本煤层回采巷道影响的局部区域,扰动因子在0.7以上,呈现高强度扰动特征;采动应力扰动因子与扰动强度呈正相关,扰动因子越大,煤体受扰动程度越强。(3)深部煤体受扰动及蠕变影响,保护层采空区下煤体体积应变增加明显,而未受保护层开采扰动的煤体由于蠕变影响,其体积应变也随时间而增加。(本文来源于《岩石力学与工程学报》期刊2019年S1期）
王路军,周宏伟,荣腾龙,任伟光[3]（2019）在《深部煤体采动应力下双曲函数型渗透率模型》一文中研究指出深部资源开采中,采动应力下煤体渗透率演化规律成为煤炭开采理论研究的热点之一。通过对煤体常规叁轴渗流实验和采动应力路径下渗流实验对比分析,发现深部含瓦斯煤体在采动应力路径下其渗透率-体积应变异于常规叁轴渗透实验。煤体常规叁轴实验主要以叁向应力加载为路径,而煤体在不断采出过程中其应力路径主要表现为特定方向加载其他方向卸荷的过程,可凝练为加轴压卸围压的应力路径,而应力-应变分析的起始点为静水压力状态,这必然引起煤体力学物理性质异于叁向加载条件的行为。在采动应力条件下的渗透率-体应变空间内,以煤体体应变扩容点为界,当体应变达到扩容点后,随着体应变从压缩变形转换为膨胀变形,渗透率呈现出降低、稳态、增加的过程。为了定量地描述深部煤体渗透率在采动破坏或流变失稳过程中先减小后增大的行为,基于在体积应变空间内真实渗透网络是所有可能渗透网络中最优演化形式的假设,建立以渗透率、体积应变为变量的泛函关系,从而得出由体积应变表示的渗透率表达式。考虑深部煤体流变过程,将分数阶微积分理论推导的煤体体积蠕变方程代入渗透率函数中,得出以轴向应变为自变量的渗透率表达式。根据已有的实验数据对渗透率模型进行验证,结果表明:基于最优渗透网络得出的渗透率模型能很好地描述煤体渗透率在破坏过程中的演化规律,同时也可拟合流变过程中渗透率的变化趋势。(本文来源于《煤炭学报》期刊2019年03期）
郭依宝,周宏伟,荣腾龙,王路军,钟江城[4]（2018）在《采动应力路径下深部煤体扰动特征》一文中研究指出为研究采动条件下工作面前方煤体应力变化规律与扰动破坏特征,以平煤十二矿己15-31030工作面为研究对象,通过现场原位实验与叁维数值模拟研究,给出了不同应力状态下的扰动强度判别指标,以煤体主应力为中间量,将采动应力与工作面前方煤体破坏特征联系起来,得到了采动应力演化规律及采动应力路径下煤体变形特征。原位单轴实验表明工作面前方煤体采动应力不是单纯的增加,而是经历了原岩应力、缓慢上升、急剧升高、突然卸荷4个状态,而叁维数值实验得出侧压力系数大小与扰动状态具有一定的相关性。根据已有的应力路径,数值再现了单向、叁向采动应力状态下煤样的变形规律和塑性分布状态。(本文来源于《煤炭学报》期刊2018年11期）
王向宇,周宏伟,钟江城,张雷,王超圣[5]（2018）在《叁轴循环加卸载下深部煤体损伤的能量演化和渗透特性研究》一文中研究指出为了分析煤矿开采过程中煤体损伤的能量演化规律和渗透特性,采用控制围压、加卸载轴压的方式开展叁轴循环加卸载渗流试验,分析在不同围压下弹性参数(弹性模量、泊松比)、能量密度随着轴向应变的演化特征,并引入弹塑性材料的损伤变量,进而探讨损伤变量和渗透率的关系。结果表明:在加卸载过程中,进入屈服阶段后,弹性模量开始降低,耗散能密度、耗散能比例以及损伤变量逐渐增大,进入峰后阶段后演化加剧,说明岩石破坏是一个能量耗散的损伤演化过程;以应力屈服点为分界点,屈服前渗透率和损伤变量呈现幂函数关系;屈服后二者具有较好的指数函数关系,并拟合出不同围压下二者的关系公式;渗透率随围压的增加而减小,说明围压对渗透有抑制作用。(本文来源于《岩石力学与工程学报》期刊2018年12期）
荣腾龙,周宏伟,王路军,任伟光,郭依宝[6]（2018）在《开采扰动下考虑损伤破裂的深部煤体渗透率模型研究》一文中研究指出为了研究深部煤体在开采扰动影响下的渗透率演化规律,以叁向应力条件下的煤体渗透率模型为基础,从吸附解吸作用引起裂隙变形和损伤破裂造成煤基质弹性模量劣化的角度进行理论推导,引入内膨胀应变系数的概念,同时基于Drucker-Prager破坏准则的损伤本构关系建立了两种考虑煤体损伤破裂的渗透率演化模型——指数型和立方型,并且对常规叁轴加载、开采扰动加卸载和改变气体压力下的瓦斯渗透试验结果进行了拟合分析。结果表明:所构建的两种模型可以较好地反映常规叁轴加载和开采扰动加卸载下煤体渗透率的分区段变化特征,也可以描述有效围压恒定条件下煤体渗透率随气体压力升高而降低的规律。在开采扰动加卸载和改变气体压力的试验中,指数型的拟合效果略优于立方型。研究结果可为深部煤炭开采及瓦斯抽采的工作提供指导。(本文来源于《岩土力学》期刊2018年11期）
王路军,周宏伟,荣腾龙,任伟光[7]（2018）在《深部煤体非线性蠕变本构模型及实验研究》一文中研究指出深部煤体蠕变规律研究对控制巷道围岩变形,预防煤与瓦斯突出及改善瓦斯抽采效果具有重要意义。基于分数阶导数流变模型,推导出煤体叁维应力条件下非线性蠕变本构方程。考虑深部煤体赋存的高应力环境及应力变化路径,进行了叁向应力状态下轴压恒定、分级卸围压的煤体蠕变实验。实验结果表明:在叁向高应力状态下,试件的轴向和环向应变表现为初始蠕变和稳态蠕变,最终出现加速蠕变阶段;在相同差应力条件下,煤体蠕变变形随围压增大而减小。利用煤体卸围压蠕变实验数据对文中蠕变本构方程的参数进行拟合,结果表明:该蠕变本构方程能很好地描述煤体蠕变叁阶段,特别是加速阶段。在蠕变本构方程参数确定的前提下,分析了应力水平、分数阶导数阶数及黏性系数对煤体蠕变特性的影响规律。(本文来源于《煤炭学报》期刊2018年08期）
钟江城[8]（2018）在《基于CT可视化的深部煤体损伤和渗透率演化规律研究》一文中研究指出煤岩体的渗流特性与其微细观结构密切相关。当煤岩体内部孔隙、裂隙的尺度和分布改变时,其内部流体的运移或存储状态也随之改变。例如,煤层气在微孔中一般呈浓缩的近液体状态,且主要以扩散方式运移,而在大孔及微裂隙中则表现为自由流体状态,主要以达西流形式流动。在煤层尤其是深部煤层开采过程中,采空区围岩及其前方的煤体的应力应变状态将发生变化。此时,无论是原生的还是采动诱发的孔隙和裂隙,都会随之发生改变,从而改变了流体(瓦斯和水)在其中的流动状态。因此,研究深部煤层开采中煤体内部孔隙-裂隙网络及其渗透率的演化规律,对于煤与瓦斯突出、围岩突水防治以及煤层气开采具有重要意义。在研究煤样孔隙-裂隙网络随应力的演化规律时,以往的研究方法中大多存在两个难点:一是测量精度与样本尺寸之间的矛盾,即较大尺度试样的测量精度较低或者具有较高测量精度的检测样品的尺寸很小;二是实验煤样的离散性带来的研究误差,很难从始至终针对同一煤样研究其孔隙-裂隙网络在不同应力条件下的演化规律。针对上述研究背景及目前研究存在的问题,本文选取平煤十二矿埋深约1000m的深部煤体作为研究对象,首先针对煤样CT图像提出了一种基于图像灰度分布的孔隙度计算方法,并结合实测孔隙度,对煤体CT图像进行了裂隙-煤基质-煤杂质叁值化,实现了煤样结构的叁维重建;在此基础上进行了单轴压缩的CT扫描实验并提取了裂隙几何参数,结合自相似分形理论提出了一种裂隙煤体的类谢尔宾斯基(Sierpinski-like)分形模型,同时结合压汞实验,研究了不同测量精度下的孔隙-裂隙网络特征及其随轴向应力的演化规律,分析和评估了渗透率随轴向应力的演化行为;进一步结合声发射和CT扫描技术进行了叁轴压缩条件下的循环加卸载渗流实验,描述了实验过程中声发射特征参数变化规律和能量演化特征,以此分析了流-固耦合过程中不同阶段的损伤演化规律,研究了不同轴向偏应力及其对应的静水压力状态下的渗透率演化规律,建立了渗透率与体积应变间的关系模型,并揭示了围压对裂隙形态和渗透率演化的影响机理;进一步,基于CT可视化技术,将CT重构的叁维几何模型导入到数值模拟软件中,针对同一煤样进行了单轴压缩及不同围压下的叁轴压缩的数值模拟,并分析了损伤演化规律以及煤样最终破坏形态,与实验结果进行了补充和对比验证。本文的研究工作主要从以下几个方面展开:(1)针对含杂质裂隙煤体的CT图像提出了一种可靠的裂隙-煤基质-煤杂质叁值化方法,实现了叁维煤样结构的可视化。在CT图像像素分辨率无法辨别孔隙的情况下,首先,根据灰度值与材料密度的线性关系提出了一种基于CT图像灰度分布的孔隙度计算方法,该方法能够精确到微观尺度的孔隙;然后,通过实验测得的孔隙度结合本文提出的孔隙度计算方法反推煤基质与煤杂质的阈值分割点,同时通过CT图像灰度直方图得到裂隙与煤基质的阈值分割点,以此对含杂质裂隙煤体的CT图像成功进行了裂隙-煤基质-煤杂质叁值化,并与最大类间方差法和最大熵法的叁值化结果对比分析表明,本文的叁值化方法具有较好的图像叁值化效果,且煤基质与煤杂质间的阈值基于实验结果得到,具有更高的可信度和准确度;最后,对CT图像进行处理,按照上述方法叁值化并进行重构,实现了叁维煤体结构的可视化。(2)在单轴压缩条件下,结合压汞实验,X射线μCT扫描实验和本文提出的裂隙煤体的类谢尔宾斯基(sierpinski-like)自相似分形模型,对不同测量精度下同一煤样中孔隙-裂隙网络随轴向应力的演化特征进行了详细描述。首先,进行了单轴压缩下实时CT扫描实验,获得了10个不同应力状态下煤样的叁维物理几何参数,如孔隙度、裂隙开度、裂隙密度和连通率等,依次对煤样加载过程中的裂隙网络演化特征进行了研究,;然后,结合这些物理几何参数根据叁维裂隙网络的统计自相似特征,提出了一种裂隙煤体的类谢尔宾斯基分形模型,进一步研究了具有较高测量精度的孔隙-裂隙网络的演化规律,依此估算了不同应力条件下的渗透率并分析了渗透率演化特征。结果表明,本文提出的分形模型可以用来描述和表征各种测量尺度(精度)下孔隙-裂隙网络的几何特征;随着测量尺度r的减小,即测量精度的增加,孔隙度和孔隙-裂隙网络的体积分形维数逐渐增加,且分别与log(1/r)近似呈线性和对数曲线关系;当测量尺度为50μm时,在单轴压缩过程中主要产生纵向(平行于轴向应力)裂隙,且在煤样横截面内裂隙平行于或垂直于煤基质与煤杂质间的节理面。孔隙度和裂隙密度随着轴向应力的增大而逐渐增大,且增长过程大致可划分为叁个阶段:初始孔隙压密阶段、裂隙稳定增长阶段和裂隙加速增长阶段。当测量尺度为0.008μm时,单轴压缩煤样的孔隙-裂隙网络的演化过程分为四个阶段:孔隙压密阶段、新裂隙产生阶段、主裂缝的稳定发展阶段和裂隙加速产生和扩展阶段。当测量尺度为0.5μm时,煤样渗透率随轴向应力的变化曲线整体呈现出一条V型曲线。(3)在叁轴压缩条件下,进行了循环加卸载过程中的渗流实验,分别依据声发射特征参数变化规律和能量演化特征分析了渗流过程中不同阶段的损伤演化规律,研究了不同轴向偏应力及其对应的静水压力状态下的渗透率演化规律,并揭示了围压对裂隙形态和渗透率演化的影响机理。首先,进行了煤样循环加卸载过程中的水的渗流实验,实验过程中通过瞬态法测量了不同轴向应力及其卸载后对应的静水压力状态下的渗透率,同时通过声发射叁维定位实时监测系统对整个循环加卸载过程中的声发射(AE)特征参数进行了监测,并对试验后的煤样进行了CT扫描实验。然后,根据声发射特征参数(事件数、幅度、累计振铃计数和累计能量)随时间的变化规律以及声发射损伤定位,并结合CT扫描和叁维重构结果,分析了循环加卸载渗流实验过程中煤体损伤演化规律以及渗透率变化规律,最后分别从几何角度和力学角度揭示了围压对煤体破坏形态和渗透率演化的影响机理。研究结果表明,煤样中大的破坏主要发生在峰前阶段的每次循环的峰值应力处及峰后阶段的卸载过程和渗透率测量过程中。裂隙的空间结构表明煤体中主要产生叁种基本形式的破坏面:单剪切破坏面、交叉V型破坏面和多层平行剪切面。弹性能密度可以用来定性描述煤样中初始裂隙的多少,耗散能密度则反映了岩石破坏过程中裂隙的产生、扩展和贯通情况。在轴向偏应力状态下,峰前阶段,渗透率随轴向应变的变化曲线呈现V型曲线;峰后阶段渗透率变化可以分为两种情况:(1)逐渐单调增加;(2)先增加后减小,呈现倒V型曲线。在静水压力状态下,渗透率随轴向应变的增加的整个过程中呈现出先减小后增大的V型曲线。渗透率与体积应变之间近似满足分段线性函数关系,且分界点为扩容点。围压对渗透率的影响机理,从几何上,裂隙倾角随围压的变化能够直观地反映煤体沿轴向方向渗透率的演化规律;从力学机理上,围压与流体渗流方向是垂直的,在裂隙扩展过程中总是对平行于轴向的裂隙起压密闭合作用。(4)基于CT可视化技术,将CT重构的叁维几何模型导入到数值模拟软件中,进行了单轴压缩的数值模拟,并与实验得到的单轴压缩过程中的损伤演化规律对比,结果表明,基于叁维重构煤样的数值模拟结果能够很好地符合实验结果。在此基础上,针对同一煤样模拟研究了不同围压下叁轴压缩过程中的损伤演化规律,并与实验结果进行了对比分析,结果表明,本文数值模拟得到的叁轴压缩过程中应力应变曲线与理论结果更加符合,消除了实验样品离散性带来的误差,且能够很好地描述损伤演化规律。(本文来源于《中国矿业大学(北京)》期刊2018-04-15）
袁德权,姚海亮[9]（2012）在《区域深部煤体瓦斯含量直接测定技术》一文中研究指出针对传统瓦斯含量测定技术难以直接测定高瓦斯矿井井下大面积区域的深部煤体瓦斯含量的问题,通过在成庄矿井下进行反复试验,采用千米钻机定向钻孔工艺结合井下瓦斯含量直接测定装置的方法,研究形成了一种远距离、定向、定点的煤样采集新工艺,探索出区域深部煤体瓦斯含量的井下直接测定新技术,也为大面积区域煤层的危险性预测和检验提供了一种新的途径,并且误差分析显示新方法测定结果的准确率较高,具有一定的推广价值.(本文来源于《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》期刊2012年05期）
年军[10]（2009）在《深部煤体瓦斯吸附规律的研究》一文中研究指出煤的瓦斯吸附规律研究是瓦斯防治的基础。鉴于国内外瓦斯吸附机理尚未完全取得一致性认识,本文借鉴前人的研究成果,进行了以下研究:采集大量实验煤样进行工业分析。利用国内WY-98A吸附常数测定仪,对同一地表同一煤层不同标高的煤样进行等温吸附实验(30℃,6Mpa),利用origin软件对吸附常数a,b值分别进行线性、二次和叁次拟合,得出了吸附常数a随煤层标高变化的二次拟合方程:a=c_1+c_2H-c_3H~2(c_1、c_2、c_3为常数),b值随煤层的标高变化规律并不明显;对辽宁北票、云南芦溪县、新疆拜城县同一标高不同煤层煤样进行等温吸附实验(30℃,6Mpa)并分析了实验结果;采用国外ISO-1025型高压吸附装置,分别对山西晋城、吕梁及安徽淮南地区深部煤体进行高压条件下(12Mpa)等温吸附实验,研究发现煤在高压条件下吸附变化总体上有叁种不同的变化趋势。(本文来源于《辽宁工程技术大学》期刊2009-12-01）
深部煤体论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为了描述深部煤体开采过程中扰动特征,提出基于采动应力的扰动强度判别表达式。根据深部煤体开采实际条件,采用应变软化本构关系,建立深部煤体在保护层开采及蠕变条件下数值模型,得出保护层开采后煤体应力场演化规律及受扰动强度特征,并分析出在受扰动影响及蠕变条件下变形场规律,最终将现场实测应力与模拟结果进行对比,说明数值模拟的合理性。研究表明:(1)深部煤岩体强度差异大,岩体强度高,破坏时应力衰减快,而煤体强度较低,呈现弹塑性破坏。(2)采用基于采动应力的扰动因子表征煤体受扰动程度;保护层采空区下煤体卸压范围大,表现出区域性扰动特征,而未受保护层开采影响但受本煤层回采巷道影响的局部区域,扰动因子在0.7以上,呈现高强度扰动特征;采动应力扰动因子与扰动强度呈正相关,扰动因子越大,煤体受扰动程度越强。(3)深部煤体受扰动及蠕变影响,保护层采空区下煤体体积应变增加明显,而未受保护层开采扰动的煤体由于蠕变影响,其体积应变也随时间而增加。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
深部煤体论文参考文献
[1].钟江城,王子辉,王路军,赵家巍,任伟光.基于CT叁维重构的深部煤体损伤演化规律[J].煤炭学报.2019
[2].王路军,周宏伟,荣腾龙,任伟光.深部煤体采动应力场演化规律及扰动特征研究[J].岩石力学与工程学报.2019
[3].王路军,周宏伟,荣腾龙,任伟光.深部煤体采动应力下双曲函数型渗透率模型[J].煤炭学报.2019
[4].郭依宝,周宏伟,荣腾龙,王路军,钟江城.采动应力路径下深部煤体扰动特征[J].煤炭学报.2018
[5].王向宇,周宏伟,钟江城,张雷,王超圣.叁轴循环加卸载下深部煤体损伤的能量演化和渗透特性研究[J].岩石力学与工程学报.2018
[6].荣腾龙,周宏伟,王路军,任伟光,郭依宝.开采扰动下考虑损伤破裂的深部煤体渗透率模型研究[J].岩土力学.2018
[7].王路军,周宏伟,荣腾龙,任伟光.深部煤体非线性蠕变本构模型及实验研究[J].煤炭学报.2018
[8].钟江城.基于CT可视化的深部煤体损伤和渗透率演化规律研究[D].中国矿业大学(北京).2018
[9].袁德权,姚海亮.区域深部煤体瓦斯含量直接测定技术[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版).2012
[10].年军.深部煤体瓦斯吸附规律的研究[D].辽宁工程技术大学.2009