检索结果-南通市图书馆

作者：罗鹏西南交通大学

学位级别：硕士

断裂破碎带及宽张裂隙处涌水具有速度快和水量大等特点,严重威胁隧道施工安全。常见隧道涌水预测方法主要基于达西定律且忽略裂隙交叉处的局部损失,存在不能恰当描述裂隙型涌水通道内水流高速运动规律和绝对水头压力估计过大等问题,结... 详细信息

断裂破碎带及宽张裂隙处涌水具有速度快和水量大等特点,严重威胁隧道施工安全。常见隧道涌水预测方法主要基于达西定律且忽略裂隙交叉处的局部损失,存在不能恰当描述裂隙型涌水通道内水流高速运动规律和绝对水头压力估计过大等问题,结果是涌水预测值与实测值相差巨大。针对裂隙型隧道高速涌水预测结果失真的问题,基于自然基金项目(41602241),本文首先构建了单裂隙、交叉裂隙的物理模型,研究了裂隙内水流运动规律和裂隙交叉处局部水头损失的表达式;在此基础上,进一步构建裂隙网络的物理模型,研究裂隙网络流阻的表达与分布。基于前述研究成果,最后建立了考虑局部流阻的稀疏裂隙岩体隧道非达西流涌水预测模型,为准确预测裂隙型隧道涌水奠定了理论基础。选用长度70cm、厚度1.8cm的天然大理石岩块构建隙宽为1.17mm的单裂隙渗流试验模型,试验结果表明:裂隙中水流呈非达西流状态(Re=19856.455633.80);相较达西线性方程,Forchheimer方程由于同时具有粘性项和惯性项,能更好地描述裂隙中水流的运动规律。选用长度70cm、厚度1.8cm的天然大理石岩块构建30°、60°和90°的交叉裂隙渗流试验模型。基于单裂隙渗流规律研究成果和测压点之间的水头损失和流量测试值,获取整条裂隙段的水文参数,再根据总水头损失与沿程水头损失和局部水头损失之间的关系,计算裂隙交叉处的局部水头损失。结果表明:随着交叉角度的增大,裂隙交叉处的局部流阻也随之增大;裂隙交叉处的局部损失系数可表达为ζ=0.3392(sinθ)+1.0638;局部流阻在整个流阻中占比例约4.8%1.5%,若被忽略,其引起的误差是显而易见的。选用长度80cm、宽度70cm、厚度1.8cm的天然大理石岩块构建了包含2个进口、2个出口、8段平直裂隙、4个交叉节点(均为90°交叉)的裂隙网络试验模型。试验结果表明:当裂隙网络承受相同压力差的情况下,1#和2#进、3#和4#出的流量最大,1#进、3#出的流量最小;网络流阻与流量有关,可表达为R=f(Q,a,b,θ);局部流阻在整个网络裂隙流阻中占比例约6.1%3.2%,且该比例随出口数量的增加亦将大幅度增加,其影响不容忽视。基于前述研究成果,建立了不同裂隙分布时,考虑局部流阻的隧道非达西流涌水预测模型:Q=f(H,a,b,l,θ),为准确预测隧道涌水奠定了理论基础。应用该模型的关键是,获取裂隙分布及裂隙露头的水文参数。

关键词：裂隙渗流 Forchheimer方程局部流阻非达西流涌水预测

大型地下水封油库水幕系统作用机理与优化研究

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大型地下水封油库水幕系统作用机理与优化研究

作者：张超中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

地下水封油库因其独特优点,成为石油储存的首选方式。地下水封洞库是地下储气、储油的主要方式,水封的关键是能否在洞室上方形成一个稳定的水盖层,水盖层的形成需要洞室上方的水幕孔具有较好的连通性。由于水封条件理论不够完善,往往通... 详细信息

地下水封油库因其独特优点,成为石油储存的首选方式。地下水封洞库是地下储气、储油的主要方式,水封的关键是能否在洞室上方形成一个稳定的水盖层,水盖层的形成需要洞室上方的水幕孔具有较好的连通性。由于水封条件理论不够完善,往往通过设置人工水幕来提供水压,使洞室处于饱水状态。由此可见,水幕系统设置完成以后,能否达到预期效果,能否相互连通从而使洞室整体处于饱水状态是整个洞库能否安全储油的关键。本文依托国家自然科学基金项目(40902086、41572301)及国家能源局关于地下水封油库相关科研课题,以某国储地下水封油库建设工程为背景,分析库址区节理裂隙及地下水的分布规律,研究整个水幕系统的连通性判别标准并给出相应的改进措施。在此前提下,构建裂隙水幕孔注水扩散模型,研究水幕孔注水条件下,孔隙水压扩散方程,并以此为基础,应用到数值模型中,为水幕孔的设置方案提供更加合理的依据。本文主要研究内容及成果如下:(1)通过对库址区地表地质进行调查,进行地表裂隙、钻孔裂隙、洞壁裂隙进行调查统计,确定裂隙空间发育规律及变化规律,分析库区地下水的类型和分布特征。(2)通过现场进行的水幕系统试验(单孔、多孔联合)结果,结合瞬变电磁测量结果对水幕系统进行连通性试验判断。提出相应的判别标准,以及相应的改进措施。(3)研究裂隙岩块的渗流机理,建立水幕孔(单孔、多孔)注水扩散模型,分析隙宽、孔径、注水水压等各个参数的影响。(4)基于3DEC离散元软件,对上述模型进行验证,对水幕系统的设置参数(孔径、孔间距、方位角等)通过数值计算进行优化。(5)基于3DEC离散元软件,运用流固耦合理论研究将水幕孔等效成稳定水盖层的可行性以及有无水幕系统条件下洞室围岩应力场、渗流场、位移场的变化情况。

关键词：地下水封油库水幕系统连通性裂隙渗流离散元

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煤岩裂隙渗透率显微实验特征和交叉组合效应

煤岩裂隙渗透率显微实验特征和交叉组合效应

作者：桑盛中国矿业大学

学位级别：硕士

岩体中的裂隙是流体渗流的主要通道,裂隙的渗透特征和力学性质对地下岩土工程兴建、油气资源的开发等有重要影响。本文借助CT手段获得煤岩裂隙细观特征,并建立三维裂隙几何模型。将三维裂隙分为类似于平行板的单裂隙和裂隙弯折交叉处,... 详细信息

岩体中的裂隙是流体渗流的主要通道,裂隙的渗透特征和力学性质对地下岩土工程兴建、油气资源的开发等有重要影响。本文借助CT手段获得煤岩裂隙细观特征,并建立三维裂隙几何模型。将三维裂隙分为类似于平行板的单裂隙和裂隙弯折交叉处,基于流量守恒原理预测煤岩渗透率。裂隙的宏观特征是裂隙微观结构的综合体现,从裂隙的微观角度分析了裂隙的粗糙度、裂隙应力变形响应特征和裂隙交叉组合效应,取得了如下研究成果：(1)通过试样破坏前后断层图像的对比,不均匀应力使得试样端部更为破碎。在破坏过程中,试件增加了1-2%的微小孔隙或密闭孔隙,增加了1-3%的贯通裂隙或破碎岩体,但试件内主要结构并未改变。(2)裂隙集中在试样边缘,试样轴线附近几乎没有裂隙,裂隙大多平行于试样的轴向。相对于压缩形成的破碎带,剪切破碎带颗粒成片状、大小不均且发生偏转。忽略裂隙交叉弯折处对渗流的影响,应用裂隙串并联理论可估算出一定围压下含裂隙试样的渗透率。(3)试样裂隙绝对粗糙度在0.1-0.5mm之间,离散系数在15-35%之间;裂隙突起离散系数和绝对粗糙度不受采样频率的影响。裂隙两壁面与裂隙开度都服从正态分布,两裂隙壁面不完全吻合。裂隙的闭合变形量来自于裂隙周围岩体的位移变形量;不受应力作用时,裂隙接触面积越大,形状越接近条形,初始裂隙刚度也就越大。裂隙闭合使得部分裂隙成为相对密闭的孔隙,裂隙闭合后形成不贯通或者瓶颈裂隙,裂隙平均开度远大于水力开度。(4)利用自制裂隙渗流实验装置测试了常见“一进两出”“人”字裂隙开度、交叉角度变化时的流量分配特性,利用交叉控制体模型和雷诺输运方程分析了产生流量差异的原因。结果表明,偏流来自惯性力与裂隙壁面法向力作用产生的漩涡;流量分配只受进口和旁路裂隙开度的影响,与交角和水力梯度无关;旁路流量比(旁路流量与进口流量之比)与裂隙开度间存在实验幂次定量关系等。

关键词：裂隙渗流渗透率裂隙刚度 CT扫描交叉组合微观特征

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黄岛地下水封洞库裂隙岩体渗透性研究

黄岛地下水封洞库裂隙岩体渗透性研究

作者：马峰中国地质大学

学位级别：硕士

黄岛地下水封石油洞库位于山东省青岛市黄岛区,是我国在建的第一个大型国家战略石油储备库,洞库设计库容为300×104m3。本文以黄岛地下水封石油洞库工程为项目依托,在裂隙分布及成因、渗透性分析、离散裂隙网络模拟及离散裂隙连通性分... 详细信息

黄岛地下水封石油洞库位于山东省青岛市黄岛区,是我国在建的第一个大型国家战略石油储备库,洞库设计库容为300×104m3。本文以黄岛地下水封石油洞库工程为项目依托,在裂隙分布及成因、渗透性分析、离散裂隙网络模拟及离散裂隙连通性分析四个方面展开了较深入的研究。低渗透性的裂隙介质是石油洞库的理想选址区。裂隙介质作为石油的赋存体,对其空间结构及基本水力学参数的研究将为后续的裂隙水渗流模拟及水封效果评价提供关键的水文地质数据。本研究区主要的岩性为元古界花岗片麻岩,岩脉以暗色煌斑岩为主。岩体是在漫长的地质历史演变过程中经受了不同大小和不同方向的多期构造应力场的长期作用而形成的。这导致了岩体结构面分布的随机性、形态的多样性和空间组合的复杂性,以至于对岩体结构的研究变得非常复杂。但是从大量裂隙的统计意义上来讲,人们发现,岩体中的裂隙是具有一定的规律性,并受区域构造运动所控制的。因此,查明研究区构造运动,是进行裂隙结构面网络模拟和建立裂隙渗流模型的基础。结构面网络模拟是根据现场测量所得的结构面各种几何参数的概率分布来生成服从这些分布规律的结构面网络几何图形,即根据有限天然露头或人工开挖面上结构面几何参数来推求岩体内部的结构面参数分布,实现这一过程通常采用的是Monte-Carlo法。裂隙岩体渗流研究作为一个重要的科学研究和工程应用问题,随着许多应用性学科的发展和一些重大的急需解决的实际工程问题的显现,越来越受到广大学者的关注。该研究涉及诸多领域,如岩土工程、水利水电工程、石油工程以及岩体地下构筑物建设等项目。本论文是从裂隙渗透张量以及裂隙网络连通性两方面来分析研究区的渗流特征。1.渗透张量是表征裂隙渗透性的基本参数,其是一个既有大小又有方向的量,在数学上通过矩阵来表示。本研究根据野外地表裂隙统计和钻孔裂隙统计结果,结合空间三维渗透张量理论求取研究区渗透张量,同时根据压水试验结果对渗透张量进行矫正,最后获得研究区平面及垂向上渗透张量变化规律。2.裂隙连通性分析基于裂隙网络模拟。考虑裂隙连通性必然要弄清区域裂隙的隙宽、迹长、导水系数等。这些参数可以通过地表结构面调查以及钻孔裂隙统计分析得出。连通区实际上是根据裂隙网络模拟结果确定了一个有效的隔水边界,所有连通区内的裂隙是存在水力联系的,不同的连通区,裂隙不能直接导通。连通区分析的运算法则也是以相互切割的裂隙的逻辑关系为基础的。在以上的理论以及研究方法基础上,本文针对黄岛地下水封石油洞库主要进行了以下三方面的研究：1.裂隙成因及发育规律研究本文结合断层成因及构造运动理论分析认为区域节理的分布特征是受燕山期太平洋板块向NW或向W俯冲的结果,并且经历了燕山早期、中期和晚期复杂的构造运动。根据研究观察、岩体的分布与断层的相互切割关系分析,本次研究认为研究区及其周缘断层的形成总体来说是燕山期太平洋板块剧烈活动的结果,断层的活动性质复杂,经历了多期性质的转换,燕山早期,区域受到NNW方向的挤压应力,研究区主要断裂形成(包括F3、F4),同时次生NE向与NW向延伸的节理;燕山中期,在拉升引力环境下,岩浆上涌、岩脉形成;燕山晚期—现今,研究区总体受太平洋板块向W的挤压作用,F3呈现右行压扭的性质,而F4则呈现左行张扭的性质,研究区西侧部分裂隙在张应力作用下扩展,隙宽变大。2.渗透张量变化规律研究(1)通过研究区水文地质试验及物探成果,初步分析了研究区平面和垂向上渗透性的变化规律,从不同尺度上对渗透性作出评价。(2)针对裂隙岩体渗透系数的重要性以及难确定性,本文运用了新的技术方法,不仅可以得出渗透主值水平上的变化规律,而且求出了垂向上渗透主值及渗透方向的变化规律。同时针对实际工程,数据多计算繁琐这一特点,本文在Excel中编制了计算渗透主值及倾向、倾角的VB程序,可以方便地得到了大量不同深度处的渗透张量。分析得出,洞库区平面上渗透张量变化与裂隙产状变化基本一致;垂向上,渗透性大小与隙宽的变化基本一致。(3)用钻孔成像统计得出的渗透张量,受软件识别效果的影响,对于微裂隙隙宽的读取有一定的人为误差,所以得出的渗透主值有一定的偏差,但可以反映该处渗透主值的变化规律。对于这个不足,可以通过软件识别图像的最小像素做相对准确的估计。同时提出,在不同深度通过压水试验对渗透张量分别矫正的方法。本研究获得的矫正系数0.07～0.89之间,通过不同深度分别对应矫正后,渗透主值和压水试验数量级相一致,主渗透方向不变。3.裂隙网络模拟及渗流研究(1)本文在给出裂隙各参数概率统计分布类型及分布参数的基础上,对较小范围的洞库区做了二维结构面网络模拟,从不同

关键词：渗透张量网络模拟离散裂隙裂隙渗流

层流-紊流共存流场中岩溶裂隙网络演化数值模拟方法

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层流-紊流共存流场中岩溶裂隙网络演化数值模拟方法

作者：邱振忠中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

我国岩溶分布十分广泛,类型复杂繁多,约占全国陆地面积的三分之一以上。岩溶地质体中发育的裂隙、管道、溶洞等岩溶形态不仅为地下水、矿产等资源提供了赋存的空间,也是发生岩溶塌陷、岩溶水突水等地质环境问题的场所。虽然国内有许多... 详细信息

我国岩溶分布十分广泛,类型复杂繁多,约占全国陆地面积的三分之一以上。岩溶地质体中发育的裂隙、管道、溶洞等岩溶形态不仅为地下水、矿产等资源提供了赋存的空间,也是发生岩溶塌陷、岩溶水突水等地质环境问题的场所。虽然国内有许多学者对岩溶含水层采用数值模拟的方法进行了研究,但对层流-紊流共存流场中岩溶裂隙网络演化规律的研究较少。随着溶蚀过程的不断进行,裂隙网络中的隙宽不断被扩宽,地下水流的流态逐渐从层流向紊流过渡,当裂隙中的地下水流为紊流时,裂隙网络中的水头分布、流量、以及裂隙扩宽速率与层流相比有很大的差别。本研究利用有限差分数值模拟技术,提出了一个层流-紊流共存流场中岩溶裂隙网络演化数值模拟的方法。改进了课题组开发的岩溶裂隙数值模拟软件FractureToKarst,利用C++语言在水头计算部分新增了紊流模块,实现了该软件在层流-紊流共存流场中进行岩溶裂隙网络演化模拟的功能。采用非连续介质分析方法,基于二维光滑平行板模型假定,构建岩溶含水系统二维裂隙网络渗流模型。对裂隙网络进行离散化处理后,将渗流模型与溶解动力学模型进行耦合。首先,利用水均衡原理建立裂隙网络各节点水头的方程组。当裂隙段中的水流为层流时,流量采用立方定律表示;当裂隙段中的水流为紊流时,流量采用Lomize G(1951)提出的紊流公式表示,并采用迭代法求得各节点水头值和各裂隙段的流量。之后,依据Dreybrodt W(1990,1996)提出的碳酸盐岩溶解速率经验公式求解各裂隙段的溶解速率,根据质量守恒原理求得该时间步长内裂隙的扩宽量,最终求得溶蚀后的隙宽。求出新的隙宽后,便可重复以上步骤,重新计算水头分布,求得经过下一时间步长后的隙宽,从而得到岩溶裂隙网络的演化过程。本研究分别设计了承压岩溶含水层与潜水岩溶含水层紊流模型对软件模拟的正确性进行了验证,并且模拟了岩溶含水层溢流泉和古岩溶盆地两个模型中裂隙网络的演化过程。研究发现,只接受降雨补给的溢流泉模型和古岩溶盆地模型直到分水岭消失时也没有紊流的发生。接受河流与降雨补给的溢流泉模型在1200年时,在泉的排泄点处首先发生了紊流,并且紊流随着演化时间逐渐向系统内部发展。在整个岩溶系统演化的过程中,在潜水位附近岩溶发育程度最为强烈。

关键词：岩溶裂隙网络层流-紊流共存流场演化模拟裂隙渗流数值模拟

富水覆岩综放开采工作面透水机理及控制技术研究

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富水覆岩综放开采工作面透水机理及控制技术研究

作者：段王拴西安科技大学

学位级别：硕士

大佛寺煤矿4号煤层平均厚度14.8m,上覆岩层宜君、洛河砂岩组为区域砂砾岩含水层,富水性好,渗透性强。当采用综采放顶煤采煤法开采时,导水裂隙带高度加大,甚至波及含水砂岩层危及工作面安全生产。在既定地质条件下研究富水覆岩综放开采... 详细信息

大佛寺煤矿4号煤层平均厚度14.8m,上覆岩层宜君、洛河砂岩组为区域砂砾岩含水层,富水性好,渗透性强。当采用综采放顶煤采煤法开采时,导水裂隙带高度加大,甚至波及含水砂岩层危及工作面安全生产。在既定地质条件下研究富水覆岩综放开采透水机理及控制技术具有重要的工程意义和实用价值。从综放工作面覆岩特征,顶板含水层数目位置、厚度以及含水特征等基本的工程地质条件入手,判定覆岩层关键层、隔水层位置及岩层渗透特性,研究导水裂隙带发育规律及其影响因素,为进一步研究综放开采工作面顶板透水提供基础和条件;以西安科技大学岩层控制重点实验室为依托,针对彬长矿区大佛寺煤矿工程地质条件,利用物理相似模拟和“固-液”耦合相似模拟实验方法对综放开采过程进行了模拟研究,分析了上覆岩层采动过程中岩体运移规律、裂隙扩展规律和水介质运移规律,为揭示顶板透水机理提供基础依据。采用有限单元数值模拟方法对含水层下综放开采覆岩破坏规律进行了模拟研究,分析了采动过程中覆岩变形破坏和移动特征,对工作面可能产生的透水区域和透水量做了预计;在对透水灾变机理综合研究的基础上,提出了顶板透水的控制技术措施,经工作面实际透水量现场观测得出技术措施得当,对现场工程实践具有一定的参考价值。

关键词： “固-液”耦合相似材料裂隙渗流顶板透水控制措施

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基于数据挖掘的岩石缝网渗流特征及规律

基于数据挖掘的岩石缝网渗流特征及规律

作者：管毅中原工学院

学位级别：硕士

我国页岩油气资源储量丰富,但由于其埋藏较深、储层渗透率较低,开采难度较大。页岩压裂技术可以改善页岩油气储层的裂网分布,提高储层裂网渗流能力,是页岩油气开采及增产的重要方法。因此研究岩石缝网特征与渗流关系,有助于改善页岩油... 详细信息

我国页岩油气资源储量丰富,但由于其埋藏较深、储层渗透率较低,开采难度较大。页岩压裂技术可以改善页岩油气储层的裂网分布,提高储层裂网渗流能力,是页岩油气开采及增产的重要方法。因此研究岩石缝网特征与渗流关系,有助于改善页岩油气水平井压裂施工设计,提高油气开采效率。本文以页岩油气储层缝网渗流问题为切入点,研究裂隙岩体表征与渗流关系,具体过程如下:首先,设计了室内裂隙岩体渗流实验模拟装置,预制120块不同裂隙规模的试块,模拟不同裂隙开度及复杂度的裂隙岩体渗流状况,为研究裂隙岩体渗流规律提供数据基础。其次,采用电化学检测方法从微观层面分析裂隙岩体的电化学表征与渗流关系。再次,结合图像处理、神经网络和数模转化算法,设计了裂网数模转化软件,挖掘裂隙岩体裂网特征参数。最后,根据裂网特征参数和裂网图像特征,设计并训练裂隙岩体渗流预测模型,借助模型进一步分析裂网各特征参数与渗流系数的关系。取得研究成果如下:（1）通过室内模拟实验发现,电化学阻抗值的变化幅度越大表明其渗流系数越小,电化学高频段总阻抗均值与渗流系数呈正相关关系。（2）融合了机器视觉处理算法和神经网络识别算法的裂网特征提取方法,通过将裂网特征提取阈值取值方法由整体改为局部,有效改善了裂网图像误识别、裂缝断线、图像噪点较多的问题。（3）整合了图像处理算法、YOLO V4神经网络模型、裂缝参数计算方法等算法,形成了适用于本文的裂网数模转化软件。（4）通过分析裂网图像数模转化后的裂网特征参数与渗流系数的关系,发现渗流系数与裂缝最大开度呈正相关关系。当试块渗流系数较小且裂隙最大开度较小时,裂缝平均开度与渗流系数也呈正相关关系。（5）通过自主设计训练获得的裂隙岩体渗流预测模型分析裂网特征参数与渗流关系,发现裂隙岩体裂网的最大开度对其渗流系数的影响权重最大,裂网面积对渗流系数的影响权重最小,其中渗流系数随分形维数增大而增大。（6）通过训练混合输入型神经网络裂隙岩体预测模型发现,引入裂隙岩体裂网图像的神经网络其渗流预测效果较好。本文研究成果可为页岩致裂后渗流效果预测及评估提供新思路,为页岩油气水平井压裂施工设计提供参考。

关键词：岩石力学裂隙渗流相似模拟图像处理神经网络

地下厂房洞室群渗流场特性及渗控设计方法研究

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地下厂房洞室群渗流场特性及渗控设计方法研究

作者：匡峰河海大学

学位级别：硕士

本文在总结前人研究成果的基础上，针对水利工程中具体的地下厂房渗流场问题，对地下厂房渗流场的有限元分析及防渗排水系统设计做了较详细的研究工作。主要内容包括： (1)地下厂房洞室群渗流问题麻烦在于确定自由面浸润线的位置，本文... 详细信息

本文在总结前人研究成果的基础上，针对水利工程中具体的地下厂房渗流场问题，对地下厂房渗流场的有限元分析及防渗排水系统设计做了较详细的研究工作。主要内容包括： (1)地下厂房洞室群渗流问题麻烦在于确定自由面浸润线的位置，本文对目前求解地下洞室群自由面问题的方法进行了全面的研究，并利用目前的最先进的结点虚流量法求解地下洞室群的自由面问题。并以饱和一非饱和渗流理论为基础，推导了考虑降雨入渗的三维饱和一非饱和渗流数学模型，阐述了降雨入渗的数学建模问题，而且对于降雨入渗问题边界条件的处理也取得了成功。 (2)地下厂房洞室群的排水孔排水幕的处理一直是渗控研究的重点，由于排水孔(幕)数量众多，渗控作用大，须尽可能精确模拟，这对网格划分以及计算机的容量都提出极高的技术要求，问题极为复杂。本文在张有天等人所提出的初步排水子结构的基础上，采纳他人提出的理论上严密的改进排水子结构技术，很好地解决了以上不足，使得整体三维模拟排水孔(幕)的实际渗流行为和渗控效果成为现实。 (3)将三维裂隙岩体渗流理论模型引入到地下厂房洞室群的渗流问题，使地下厂房洞室群渗流场问题的研究更加完整，能够更好地服务于实际工程的建设。

关键词：稳定-非稳定饱和-非饱和渗流边界条件渗流逸出面降雨入渗排水孔排水子结构有限单元法裂隙渗流

岩溶陷落柱岩体结构力学特征及其突水风险预测的研究 ——以刘桥矿为例

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岩溶陷落柱岩体结构力学特征及其突水风险预测的研究 ——以刘桥...

作者：司海宝安徽理工大学

学位级别：硕士

本文在对皖北矿区岩溶陷落柱水文地质、工程地质特征进行系统分析研究的基础上,探讨了不同地层岩溶发育对陷落柱形成的影响,指出岩溶陷落柱发育的条件及其岩体结构力学特征,提出了岩溶陷落柱的宏观预测体系及导突水类型;并从陷落柱岩体... 详细信息

本文在对皖北矿区岩溶陷落柱水文地质、工程地质特征进行系统分析研究的基础上,探讨了不同地层岩溶发育对陷落柱形成的影响,指出岩溶陷落柱发育的条件及其岩体结构力学特征,提出了岩溶陷落柱的宏观预测体系及导突水类型;并从陷落柱岩体结构力学特征入手,分析了陷落柱导突水原因及影响因素,探讨其突水机理。通过开展裂隙岩体全应力应变渗流试验,分析地下水渗流对陷落柱裂隙岩体破坏的影响。在此基础上,建立两类岩溶陷落柱突水的力学模型,对其导突水进行数值模拟,根据模拟结果,对其突水风险进行定量评价。

关键词：岩溶陷落柱岩体结构裂隙渗流突水预测

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大柳行金矿井下地热资源利用技术研究

大柳行金矿井下地热资源利用技术研究

作者：逄桦鹏青岛理工大学

学位级别：硕士

胶东地区金矿资源比较丰富,在矿山开采的过程中会伴随着热害问题,这不仅对井下工作人员的身心健康产生严重影响,还会影响矿山的生产效率。在矿山地热的开发利用中,既可以解决热害问题,还可以利用地热资源。水是地热的最佳载体,而热岩体... 详细信息

胶东地区金矿资源比较丰富,在矿山开采的过程中会伴随着热害问题,这不仅对井下工作人员的身心健康产生严重影响,还会影响矿山的生产效率。在矿山地热的开发利用中,既可以解决热害问题,还可以利用地热资源。水是地热的最佳载体,而热岩体中的裂隙是低渗透储层的有效储集空间和主要的渗透通道,控制了渗透水的渗流系统。因此对岩体中的裂隙控制和地热水渗流的研究成了矿山地热开发的关键问题。本项目是以蓬莱市金创集团大柳行金矿为背景,在矿区地热能分级利用和湿热治理一体化的新模式下,合理利用矿山地热资源,降低矿山湿热环境,将矿山的地热资源服务于矿山,使其开发的矿山资源经济效益最大化。本文主要做了以下几个方面的工作:(1)广泛查阅外文献,确定了胶东地区矿井地热资源的研究背景及意义;以山东省大柳行金矿为实验基地,现场调研,分析井下地热资源的利用情况,掌握矿山的水文地质条件、矿区周边环境、井下温湿度等基础资料。(2)采用浅孔测温法测定大柳行金矿上部废弃井巷原始岩温,建立地表气温变化对变温带影响的数学模型,分析增温带原始岩温随深度增加的分布梯度,建立矿井浅部三维地温场模型,以实测值基于三维温度场模型反演出大柳行金矿地质条件下浅层地温分布规律。(3)实验的基础上,根据非达西渗流定律,拓展课题组已建立的矿山岩体裂隙变形与水渗流关系模型,定量分析不同因素对岩体裂隙渗流的影响,建立非线性热岩体人工压裂控制模型,并对其进行求解,单孔法对该模型进行实验验证。(4)应用fluent软件模拟了巷道壁温对风流的影响,探讨了巷道壁温对风流热湿交换的影响规律;通过风流与围岩换热的分析,按工作面需风量和温度的要求,计算得出新掘进干燥的巷道断面几何尺寸与风流量的关系。(5)根据大柳行金矿矿区周边条件,建立矿区地热水梯级利用模式,对其进行技术分析和经济分析,在理论上验证了该模式的可行性。

关键词：矿井地热资源裂隙渗流风流湿热模拟梯级利用模式