采动裂隙岩体渗流试验与计算模型的开发应用

基本信息
批准号:41702308
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:张燕
学科分类:
依托单位:武汉理工大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:颜代蓉,冯梦梦,周轩,何坤鹏,周李杰
关键词:
力耦合作用采动裂隙裂隙岩体水下采矿裂隙渗流
结项摘要

Due to the formation and development of the mining-induced fractures network in watery surrounding rockmass, underground water brings great risk and threat of water inrush to the mining activities in the practice of engineering. It is meaningful to investigate the development characteristics of mining-induced fractures network in surrounding rockmass, as well as the nonlinear seepage flow under high pressure gradient in the mining-induced fractures network in underwater mining projects. It is also meaningful to develop computational models for Hydro-Mechanical coupling behavior of fractured rockmass, and for evaluating the quantity of water intake into roadway. In this proposal, 3D printing technique is used to print the transparent rock specimens in which the fractures network is artificially designed taking the photosensitive resin material as the printing material. The nonlinear seepage flow characteristics in large-opening fractures in studied and observed adopting Particles Image Velocity (PIV) technique. Additionally, an integrated computational model linking the Finite-Discrete Element Method (FDEM, controlling the generation and development of fractures) and Computational Fluid Dynamics (CFD, based on Navier-Stokes equations) together is proposed. The Hydro-Mechanical interaction in small dimension fractured rockmass will be comprehensively studied using this proposed integrated model FDEM-CFD. Finally, based on the concept of equivalent seepage flow in fractured rockmass, another integrated model coupling with FDEM modulus for evaluating the water intake quantity of seepage flow into roadway is further proposed. Its reliability and suitability will be verified by taking a true practice mining engineering located at Shizuishan, Ningxia Province.

富含水条件下矿山地下开采时,开采扰动岩层内原生裂隙与采动裂隙共同组成地下水流通的通道,对水体下矿山开采带来极大的突水威胁。因此研究富含水条件下地下开采引起的采动裂隙发育特征及裂隙内部的渗流演化规律,并开发相应的水-力耦合模型,和开发能够评估开采巷道进水量的计算模型具有重要的科学研究意义。本项目拟利用3D打印技术,采用光敏树脂材料打印裂隙网络可控的透明岩体试件,使用粒子成像测速PIV技术,试验研究大开度裂隙网络内的非线性渗流特征;并研发有限-离散元FDEM(计算裂隙生成、扩展的数值方法)和计算流体动力学CFD(基于Navier-Stokes方程)的联合计算模块,精细研究小尺寸裂隙岩体水-力相互作用的演化特征。针对大尺度工程实际案例,基于等效渗流的理念开发出与有限-离散元FDEM计算模块相联合的渗流量评估模型,并以宁夏石嘴山某矿的地质条件和开采方案为工程背景,验证其可靠性和适用性。

项目摘要

地层岩体天然地包含大量的各种尺度的裂隙,而且在各种矿产地下开采过程中会在地下巷道围岩内形成大量的采动裂隙。当天然裂隙或采动裂隙成为高压地下水的通道后,可能对工程活动形成致命的威胁。所以研究裂隙的渗透特征具有重要的工程意义。本基金课题紧紧围绕裂隙渗流这一科学问题,开展了以下两个方面的研究工作:(1)成功研发了一套开展岩体裂隙渗流研究工作的新型试验设备;基于3D打印技术,依托自我研发的试验设备,系统深入研究了不同粗糙度的单裂隙的渗流特征,建立了裂隙渗流的渗透阻力的数学描述公式;(2)采用流体动力学计算仿真技术,深入研究岩体复杂裂隙网络内的水渗流过程和特征,论证了采用Navier-Stokes方程为控制方程的流体动力学数值计算仿真方法科研可以较为真实地研究裂隙水的渗流过程。本课题的研究工作为将来进一步深入研究复杂裂隙网络内的渗流奠定了坚实的基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
3

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020
4

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
5

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

DOI:10.3969/j.issn.1003-0077.2018.11.009
发表时间:2018

张燕的其他基金

批准号:31571844
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30471632
批准年份:2004
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:81901144
批准年份:2019
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31471669
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:71872004
批准年份:2018
资助金额:46.00
项目类别:面上项目
批准号:51908532
批准年份:2019
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81772195
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:30971510
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:31271910
批准年份:2012
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:81300716
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11672171
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30901916
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31370865
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81771697
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81101179
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10702037
批准年份:2007
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70802001
批准年份:2008
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21702123
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71703085
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61203323
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670806
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:71372022
批准年份:2013
资助金额:49.55
项目类别:面上项目
批准号:41561100
批准年份:2015
资助金额:43.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:60807037
批准年份:2008
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101004
批准年份:2011
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81371791
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:30901259
批准年份:2009
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171801
批准年份:2011
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:81373659
批准年份:2013
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:81602141
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61705245
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81701813
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11272192
批准年份:2012
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:11405044
批准年份:2014
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81770550
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:71202108
批准年份:2012
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51807142
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81701372
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81070312
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:81202938
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81703031
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41501520
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71602135
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81503194
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700806
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81874337
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:30800516
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81671353
批准年份:2016
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:31560536
批准年份:2015
资助金额:41.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51108407
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61773151
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:30800768
批准年份:2008
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

采动岩体裂隙时空演化及渗流灾变基础研究

批准号:51404144
批准年份:2014
负责人:尹立明
学科分类:E0408
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

采动岩体渗流理论

批准号:50424420
批准年份:2004
负责人:缪协兴
学科分类:E0404
资助金额:4.00
项目类别:专项基金项目
3

采动裂隙岩体渗流突变成灾机理与控水开采基础研究

批准号:51074002
批准年份:2010
负责人:宣以琼
学科分类:E0408
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
4

覆岩采动裂隙场与卸压瓦斯渗流场耦合机理研究

批准号:50874089
批准年份:2008
负责人:李树刚
学科分类:E0408
资助金额:38.00
项目类别:面上项目