固体充填开采的分数阶渗流-蠕变模型及应用

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flfi2003
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固体密实充填综采技术可以有效的解决“三下”压煤问题,是煤炭绿色开采技术的重要组成部分。固体密实充填采煤覆岩时空效应的研究,可为密实充填采煤技术的开发与实施提供理论基础,为“三下”压煤开采地表变形的预测提供借鉴。本文综合运用理论分析、数值模拟等研究方法与手段,对固体密实充填综采采场覆岩时空效应的规律进行了系统的分析。本文在经典岩石蠕变理论的基础上,利用分数阶微积分和拉普拉斯变换,以及蠕变组合模型的串并联定律,推导出分数阶形式的蠕变模型本构方程和常见蠕变参量,并对模型的蠕变参量进行无量纲化;在已建立的分数阶蠕变模型的基础上,结合充填体蠕变实验数据,分别对三种常见蠕变模型进行数值拟合,通过对比优劣,选取伯格模型为充填体蠕变本构模型,结合传统经典力学的应力平衡方程、有效应力原理和达西定律,建立充填体的分数阶渗流-蠕变耦合数学模型;对两种蠕变耦合模型,在不同孔隙水压作用下,覆岩的蠕变规律进行系统的研究,对比分析了最大位移量和地表沉陷量的时间效应。
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