渗流裂隙岩体冻结温度场模型试验研究

渗流裂隙岩体冻结温度场模型试验研究

论文摘要

我国西部地区有丰富的煤炭资源埋藏在富水岩层下,普遍采用冻结法凿井实现井工开采。与我国中东部地区表土冻结不同的是,西部地区人工冻结的目标为富水岩层,其为孔隙储水、裂隙导水,易在裂隙处形成优势流。当出现裂隙优势流时,将不可避免地对岩体的冻结温度场产生控制性影响,裂隙面处往往会成为冻结壁的薄弱部位,这与表土冻结温度场研究中所考虑的孔隙渗流影响迥异。为此,本文在人工冻结温度场模型中引入裂隙参数和渗流参数,推导渗流裂隙岩体人工冻结水热耦合温度场的相似准则,并在此基础上开展裂隙岩体双管冻结温度场的模型试验和数值模拟研究。研究结果表明:裂隙渗流显著延缓了冻结壁交圈时间,裂隙面冻结壁交圈时间远大于岩块,且其冻结壁厚度也显著降低。在富水裂隙岩体人工冻结中,在冻结管与裂隙垂直,裂隙开度为20 mm,管间距为1.736 m时,冻结壁能够交圈的极限渗流速度为(17±1) m/d研究结果对西部地区富水岩层的冻结法凿井具有重要参考价值。

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类型: 期刊论文

作者: 宋雷,王国柱,杨成立,韩立尚,李海鹏,杨维好

关键词: 渗流裂隙岩体,人工冻结温度场,模型试验,水热耦合,极限流速

来源: 采矿与安全工程学报 2019年06期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室力学与建筑工程学院

基金: 中央高校基本科研业务费项目(2018ZDPY0830),国家重点基础研究发展计划(973)项目(2013CB227900)

分类号: TD265.34

DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2019.06.024

页码: 1256-1263

总页数: 8

文件大小: 1051K

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渗流裂隙岩体冻结温度场模型试验研究
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