巖石熱破裂理論研究.pdf

1、巖石熱破裂將減弱巖體強(qiáng)度，威脅地下工程的穩(wěn)定性，破裂的發(fā)展將引起工程安全和破壞環(huán)境問題。然而，目前國際上對(duì)巖石熱破裂原位研究還很少。本論文以巖石熱物理學(xué)、巖石力學(xué)，彈塑性力學(xué)，斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)，研究在約束應(yīng)力下巖石的受熱—非均勻膨脹/膨脹各向異性—熱應(yīng)力—破裂的過程，進(jìn)而探求巖石原位熱破裂的機(jī)理，力求為工程提供理論依據(jù)。在能量守恒定律、增量理論的基礎(chǔ)上，考慮巖石的熱物理參數(shù)隨溫度變化的性質(zhì)，將高溫環(huán)境下的巖石看作是非線性的熱彈塑性介質(zhì)，建

2、立巖石的熱—固耦合數(shù)學(xué)模型。采用ANSYS有限元軟件對(duì)煤炭地下氣化工程中頂?shù)装鍘r石受動(dòng)態(tài)熱源加熱下的熱應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與重慶中梁山進(jìn)行的原位微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。 經(jīng)過模擬計(jì)算可知，動(dòng)態(tài)熱源加熱下的巖石破裂與火焰工作面的移動(dòng)密切相關(guān)，在火焰工作面附近的區(qū)域是易發(fā)生破裂的區(qū)域。氣化工程中，在煤層燃燒初始階段，點(diǎn)火點(diǎn)附近頂?shù)装鍘r層是易發(fā)生熱破裂的區(qū)域；隨著煤層的不斷燃燒，在緊靠燃空區(qū)的頂?shù)装鍘r層受到拉應(yīng)