采动岩体蠕变-渗流耦合动力学行为的试验和理论基础研究

在采矿工程中，渗流不再是缓慢、平稳的流动。围岩的破坏常引发诸如突水、瓦斯突出等灾害。由于采动的影响，煤矿围岩的孔隙、裂隙结构发生显著变化，从而引起渗透特性和渗流场变化；并且这种变化不是瞬间完成的，具有动态特性。反过来，渗流场的变化引起围岩位移和应力场的变化，从而引起蠕变特性发生变化。因此，蠕变与渗流之间存在强耦合作用。这种耦合作用，使得蠕变特性参量和渗透特性参量都是时变的。当蠕变特性参量和渗流特性参量满足一定条件时，可导致渗流失稳而引发突水灾害。本项目在破碎岩石蠕变-渗流耦合特性试验的基础上，建立采动围岩具有时变参量的、蠕变-渗流耦合的非线性动力学模型，通过定性分析和数值分析获得系统的失稳条件；根据渗透特性与孔隙特性之间的关系，将地震波CT技术获得的导水破碎带的孔隙度分布的成像映射为渗透特性空间分布的成像，以便快速地计算渗流失稳的概率并实现在线显示，为预防煤矿突水提供新的技术手段。