断层带破碎岩体采动剪切变形与渗透性演化规律

摘要：

为探索采动影响下的断层活化突水机理,开展断层破碎岩体剪切变形与渗透性演化试验研究.基于流固耦合原理设计一套破碎岩体压剪渗流试验系统,实现破碎岩体剪切变形与渗流的耦合过程,开展多因素影响下的破碎岩体剪切-渗流耦合试验,获得连续剪切过程中颗粒级配和初始孔隙率对孔隙率和渗透性参量的影响规律.结果表明,连续剪切条件下,破碎岩体的渗透率和孔隙率变化过程大致相同,可分为 3个阶段:缓慢增长阶段,破碎岩石颗粒由散乱状态向有序的组织结构调整;加速增长阶段,破碎岩石颗粒剪切膨胀;增速放缓阶段,破碎岩体颗粒的剪切变形在围压的约束下达到动态平衡.试样Talbot指数越小或初始孔隙率越大,渗透率和孔隙率敏感性越强,渗透率和孔隙率越大;非Darcy流β因子的演化规律与渗透率的演化规律相反.结合数值模拟发现,剪切作用下破碎岩体剪切带内岩石颗粒的运移是剪胀现象发生的主要原因,破碎岩体剪胀过程中颗粒的力链由随机分布向特定方向转化,表现为局部孔隙和孔喉的膨胀,是孔隙率和渗透率增加的主要原因.研究成果可为深部煤矿突水灾害机理揭示与灾害防治提供参考.

关键词：断层突水、破碎岩体、剪切-渗流耦合、渗透特性、离散元模拟

所属期刊栏目：51

分类号：TD315(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-09-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：150-160