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基于应力–渗流–损伤耦合效应的断层活化突水机制研究
引用本文:李利平,李术才,石少帅,许振浩.基于应力–渗流–损伤耦合效应的断层活化突水机制研究[J].岩石力学与工程学报,2011,30(Z1):3295-3304.
作者姓名:李利平  李术才  石少帅  许振浩
作者单位:(1. 山东大学 岩土与结构工程研究中心,山东 济南 250061;; 2. 南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京 210098)
基金项目:南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室开放基金(2011490806); 山东省自然科学基金资助项目(ZR2010EQ033); 山东省博士后创新项目专项资金资助项目(201002032)
摘    要: 基于大量煤矿断层突水案例的系统调查分析和归类统计,研究充填型断层滞后突水的灾变演化机制,分析采动条件下断层形态产状、充填性、导水性的变化及其对断层活化突水通道形成过程的影响。以承压水下开采的充填断层为例,分析充填介质距含水层远近的弹性区和应变软化区的力学特性和渗流特征,将水致弱函数引入充填介质的剪应力和变形的本构关系中,建立断层充填结构滑移突水的燕尾突变模型,由系统势能函数的分叉集导出突水灾变演化路径的主控因素;对于承压水上开采的充填型断层,分析充填介质失效过程的渗流损伤特征。考虑充填介质的压剪和拉剪双重破坏准则,引入适合描述充填介质损伤前后阶段的应力–渗流–损伤耦合方程,采用有限元数值仿真真实再现采动应力扰动和高压承压水双重作用下底板采动裂隙演化、断层介质活化直至突水通道形成的灾变演化过程。通过对不同断距和倾角的断层突水过程的仿真分析,揭示突水通道形成过程中岩体应力场、渗流场以及损伤场的耦合效应,实现对不同突水通道形成轨迹的路径记录和准确定位,归纳出断层活化突水的4种典型破裂通道类型。研究结论对我国煤矿突水机制与灾害防治的认识具有一定的指导和借鉴意义。

关 键 词:采矿工程深部开采断层活化充填介质突水通道灾变演化机制
收稿时间:2011-01-05;

WATER INRUSH MECHANISM STUDY OF FAULT ACTIVATION INDUCED BY COUPLING EFFECT OF STRESS-SEEPAGE-DAMAGE
LI Liping,LI Shucai,SHI Shaoshuai,XU Zhenhao.WATER INRUSH MECHANISM STUDY OF FAULT ACTIVATION INDUCED BY COUPLING EFFECT OF STRESS-SEEPAGE-DAMAGE[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2011,30(Z1):3295-3304.
Authors:LI Liping    LI Shucai  SHI Shaoshuai  XU Zhenhao
Affiliation:(1. Geotechnical and Structural Engineering Research Center,Shandong University,Jinan,Shandong 250061,China;; 2. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering,Nanjing Hydraulic Research Institute,Nanjing,Jiangsu 210098,China)
Abstract:Based on investigation analysis and classification statistics of massive cases of water inrush geological hazards in mining activities,catastrophe evolution mechanism of water inrush of retarded type for filling fault has been researched;the variation characteristics of fault occurrence,filling ability and water conductivity due to mining effect have been analyzed;the physico-mechanical characteristics of filling medium effect on water inrush channel formation of fault activation have been analyzed.Taking t...
Keywords:mining engineering  deep mining  fault activation  filling medium  water inrush passage  mechanism of catastrophe evolution process  
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