中国博士后科学基金(2013M542097)
- 作品数：5 被引量：28H指数：4
- 相关作者：王春光魏明尧崔光磊吴学震蒋宇静更多>>
- 相关机构：中国科学院武汉岩土力学研究所山东科技大学中国矿业大学（北京）更多>>
- 发文基金：中国博士后科学基金国家自然科学基金山东省自然科学基金更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程自动化与计算机技术天文地球更多>>
- 花岗岩在温度-压力作用下原生气体运移实验研究被引量：1
- 2016年
- 为了探讨深部岩体在破裂过程中气体运移规律,本文利用改进后电液伺服岩石力学三轴试验机和高精度气体监测装置,依据深部工程开挖后岩体中应力变化特点对加拿大Creighton矿区花岗岩样品进行温度-压力实验.在实验中观测到随着温度升高样品外表面连通裂隙内游离气体热膨胀向外界逸散,释放气体中各组分浓度变化趋势与温度成正相关.在温度和单轴压力作用下花岗岩样品破裂成核前监测到声发射密集出现,破裂产生大量张性裂隙为游离气体提供储气空间,短时间内造成气体压力突降并在裂隙内外之间形成压力梯度,驱动外界气体向新生裂隙回流.裂隙区域充满回流的气体后溢出CO_2、CH_4和H_2S.在围压持续增大过程中裂隙逐渐闭合同时排出大量游离气体.根据实验结果分析并讨论在岩体破裂过程中气体运移规律.
- 王春光刘琛陶志刚张晓虎
- 关键词：温度气体运移
- 损伤和剪胀效应对裂隙煤体渗透率演化规律的影响研究被引量：10
- 2016年
- 煤层瓦斯渗透率是影响瓦斯抽采和动力灾害防治的重要参数。为了研究煤体损伤和剪胀变形对渗透率的影响,首先引入损伤变量反映煤体损伤破坏状态,建立了基于体应变增量的煤体损伤本构模型。并采用Hurst指数表征裂隙表面粗糙度,基于裂隙表面的分形特征,建立了裂隙渗透率在压缩和剪切作用下的演化模型。通过对TOUGH2和FLAC^(3D)软件进行二次开发,建立了基于双重孔隙模型的TOUGH2(CH_4)-FLAC气-固耦合数值分析工具。采用本软件对煤样单轴压缩过程进行模拟分析,结果表明:煤体的破坏是损伤单元累积和贯通的结果,最终形成贯通煤体的损伤带是造成煤体失稳破坏的主因;围岩内的渗透率增加区域与损伤区位置基本一致,其中裂隙系统的渗透率增加幅度最大可达2个数量级;剪切破坏区的裂隙发生剪胀变形,引起裂隙渗透率大幅增加。建立的理论模型与数值计算工具为制定瓦斯治理措施提供了理论指导。
- 魏明尧王春光崔光磊檀玉玲张守文
- 关键词：剪胀效应HURST指数双重介质
- 热-力作用原煤变形特征与力学性质演化试验研究被引量：7
- 2014年
- 开展原煤在热-力作用下煤热膨胀与吸附瓦斯解吸研究对于深入理解深部煤岩失稳破坏机制有重要意义。通过对四川白皎矿和徐州张双楼矿的原煤施加不同温度-应力条件,获取煤的热变形、解吸气体运移以及煤的力学性质的热响应。试验结果表明:白皎煤在低于35℃条件下表现为膨胀变形;在高于35℃恒温环境下,煤体变形表现为先膨胀后收缩趋势。张双楼煤在低于60℃条件下表现为先膨胀后会出现收缩;在高于60℃恒温环境下,煤样趋向整体膨胀。其结果说明,煤岩在热环境中的变形行为取决于煤基质的热膨胀与解吸收缩之间的竞争结果。煤吸热升温后孔隙中解吸气体数量增多,煤样在受载压缩变形过程中显现出复杂解吸气体排放特征,包括煤中原生孔隙裂隙压缩闭合排出气体,煤体内不均匀变形导致气体流动,煤体开裂导致气体回流。力学测试结果表明,煤样的单轴抗压强度以及弹性模量随着环境温度上升均表现出下降趋势。其结果为深入理解深部煤层在热-力耦合下渗透率与强度变化机制提供试验依据。
- 王春光陈连军王长盛张晓虎魏明尧
- 关键词：煤解吸温度
- 气体运移导致煤体结构变形演化特征研究--以注入氦气为例被引量：6
- 2015年
- 气体运移引起煤体变形是研究煤层气抽采、预防瓦斯突出与温室气体的地质封存的核心问题。一般认为,有效应力变化是控制岩土类材料骨架变形的关键因素。但大量测试结果表明,煤的渗透率与有效应力(或者孔隙压力)表现出非线性关系。为此,应实时观测在静孔隙压力与三轴应力状态下氦气流动导致原煤变形演化全过程。在静孔隙压力状态下煤体积经历从收缩到回弹过程。注气压力越大,煤的收缩与回弹量越大,且收缩量总是大于回弹量。在三轴应力状态下注气初期煤样迅速膨胀。随着注气达到平衡状态,煤变形过程与约束条件表现出紧密相关性,即在应力约束下煤的膨胀率相比注气初期明显减缓;在位移约束下煤由膨胀转向收缩。上述试验结果表明,仅有孔隙压力作用下,煤基质与裂隙之间孔隙压力差可以压缩煤体,随着气体扩散的进行,可恢复煤的部分压缩变形量。在三轴应力状态下,煤的总体变形是裂隙与基质两者变形共同作用的结果。在应力约束下煤基质与裂隙可以自由膨胀。而煤体在位移约束下,因气体扩散导致煤基质膨胀只能挤压裂隙。根据上述实测结果探讨注气导致煤骨架变形演化机制,为深入理解煤裂隙与基质相互作用对煤渗透率演化提供试验依据。
- 王春光王长盛陶志刚蒋宇静谭云亮魏明尧崔光磊吴学震
- 关键词：注气
- 基于Micro-CT技术的煤岩裂隙精细表征被引量：4
- 2017年
- 为了表征完整煤样裂隙开度及空间展布,采用高精度Micro-CT扫描技术分析新巨龙煤矿的样品的裂隙结构。根据CT图像中裂隙周边CT数分布规律及三维可视化技术,对煤岩裂隙开度、分布和空间配置等参数进行精细表征。研究结果表明:运用高斯函数可以克服裂隙两侧CT数由于非均质造成波动,较为准确拟合裂隙CT数曲线的衰减规律;利用高斯函数的峰度(PH)与曲线面积(MA)对裂隙分布形态进行测量,当裂隙开度较小时(<0.24 mm),利用PH法测量有较高的准确性;当裂隙开度较大时(>0.24 mm),MA法测量有较高的准确度;通过煤岩三维重建的裂隙3D可视化模型,可清晰识别煤中裂隙空间分布形态。根据三维裂隙区域中197个特征位置CT数分布的误差分析表明,采用参数PH法测量的平均误差为14.3%,而采用MA法测量的平均误差为17.1%,说明PH法具有较高的准确度。
- 王长盛翟培城王林森王春光张学朋吴学震蒋宇静
- 关键词：煤层气计算机断层扫描
