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脆性岩石破裂过程损伤与渗流耦合数值模型研究 被引量：38
1
作者 杨天鸿 唐春安 +3 位作者 梁正召 李连崇 朱万成 谭国焕 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期533-541,共9页
大量的实验结果表明,脆性岩石的渗透性不是一个常量,而是应力和应力诱发损伤破裂的函数.建立了一个描述非均匀岩石渗流-应力-损伤耦合数学模型(FSD Model),开发出岩石破裂过程渗流-应力-损伤耦合分析计算系统(F-RFPA^(2D).在该系统中,... 大量的实验结果表明,脆性岩石的渗透性不是一个常量,而是应力和应力诱发损伤破裂的函数.建立了一个描述非均匀岩石渗流-应力-损伤耦合数学模型(FSD Model),开发出岩石破裂过程渗流-应力-损伤耦合分析计算系统(F-RFPA^(2D).在该系统中,单元的力学、水力学性质根据统计分布而变化,以体现材料的随机不均质性,材料在开裂破坏过程中流体压力传递通过单元渗流-损伤耦合迭代来实现.该系统能够对岩石试件在孔隙水压力和双轴荷载作用下裂纹的萌生、扩展过程中渗透率演化规律及其渗流-应力耦合机制进行模拟分析.最后,给出两个算例:算例1模拟载荷作用下岩石应力应变-渗透率全过程.模拟结果表明,非均匀性对岩石的应力峰值强度、峰值前后其渗透性演化规律及其破裂机制影响十分明显,模拟结果和实验结果较为一致;算例2模拟孔隙水压力作用下岩石拉伸断裂过程,通过和物理实验对比验证,验证了模型计算结果的可靠性. 展开更多
关键词 脆性岩石 破裂过程 损伤 渗流 耦合 数值模型 渗透性 F-RFPA^2D系统
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岩石破裂过程TMD耦合数值模型研究 被引量：8
2
作者 李连崇 杨天鸿 +2 位作者 唐春安 黄小兰 李夕兵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1727-1732,共6页
从岩石的细观结构层次出发,应用损伤力学和热弹性理论,对热力耦合作用下岩石破裂过程中热-应力-损伤相互作用关系进行了分析。初步建立了细观热-应力-损伤(TMDmodel,thermal-mechanical-damage)耦合数值模型,并在岩石破裂过程分析系统RF... 从岩石的细观结构层次出发,应用损伤力学和热弹性理论,对热力耦合作用下岩石破裂过程中热-应力-损伤相互作用关系进行了分析。初步建立了细观热-应力-损伤(TMDmodel,thermal-mechanical-damage)耦合数值模型,并在岩石破裂过程分析系统RFPA2D中加实现。运用该数值模型计算模拟均匀与非均匀材料试样在热力耦合作用下的应力分布及破坏形态,通过与理论及试验结果对比,证明了该数值模型的合理性和有效性。 展开更多
关键词 岩石破裂 非均匀性 损伤 热传导率 数值模拟
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岩石破裂过程THMD耦合数值模型研究 被引量：8
3
作者 李连崇 唐春安 +1 位作者 杨天鸿 王大国 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期764-769,共6页
从岩石的细观非均匀性特点出发,应用损伤力学、热力学和渗流力学理论,建立了岩体热(温度)-水(渗流)-岩(应力)-损伤耦合数值模型(THMD model),把岩石(体)THM耦合问题的研究从应力状态分析深入到损伤、破坏过程分析之中。探讨了THM耦合作... 从岩石的细观非均匀性特点出发,应用损伤力学、热力学和渗流力学理论,建立了岩体热(温度)-水(渗流)-岩(应力)-损伤耦合数值模型(THMD model),把岩石(体)THM耦合问题的研究从应力状态分析深入到损伤、破坏过程分析之中。探讨了THM耦合作用下岩石材料的细观结构损伤及其诱发的材料力学性能演化机制,并运用所提出方法计算温度-渗流-应力耦合作用下井筒近场围岩的稳定性,模拟得到的岩体破坏过程、应力分布、AE特性及渗流特性变化与现场标定结果有着一致的规律性,初步证明了该数值模型的合理性和有效性。THMD模型以简单的数值模型表征了岩石(体)中热、水、岩及损伤之间复杂的作用关系,为从细观损伤演化揭示宏观岩体温度-渗流-应力耦合破坏机制提供了一种新的数值分析方法。 展开更多
关键词 THM耦合 非均匀性 损伤 数值模拟 破坏过程
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岩爆及采矿诱发岩体失稳破坏过程数值模拟研究 被引量：2
4
作者 乔河 唐春安 +1 位作者 傅宇方 徐小荷 《中国矿业》 北大核心 1997年第6期48-50,共3页
近年来，数值计算方法引人岩层移动研究中，离散元等均取得了一定成果，但未能对覆岩移动破坏的动态全过程进行模拟研究。本文基于岩石介质的宏观非线性主要是由非均质性和各向异性造成的，应用新的数值计算方法，对来动引起岩体失稳破... 近年来，数值计算方法引人岩层移动研究中，离散元等均取得了一定成果，但未能对覆岩移动破坏的动态全过程进行模拟研究。本文基于岩石介质的宏观非线性主要是由非均质性和各向异性造成的，应用新的数值计算方法，对来动引起岩体失稳破坏的全过程进行了数值模拟研究。 展开更多
关键词 岩体失稳 数值模拟 岩爆 采矿 岩体破坏
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单轴压缩下横观各向同性岩石破裂过程的数值模拟 被引量：71
5
作者 梁正召 唐春安 +2 位作者 李厚祥 徐涛 杨天鸿 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期57-62,共6页
采用基于细观损伤力学基础上开发的 RFPA2D数值模拟软件,用 2 种不同的岩石材料来组成 7 个不同岩层倾角的横观各向同性的岩石试件,通过单轴加载数值模拟试验,模拟横观各向同性岩石渐进破裂的整个过程,分析了岩层与最大主应力之间的倾... 采用基于细观损伤力学基础上开发的 RFPA2D数值模拟软件,用 2 种不同的岩石材料来组成 7 个不同岩层倾角的横观各向同性的岩石试件,通过单轴加载数值模拟试验,模拟横观各向同性岩石渐进破裂的整个过程,分析了岩层与最大主应力之间的倾角和强度之间的关系,讨论了不同岩层倾角的横观各向同性岩体的不同破裂模式及其破坏准则。 展开更多
关键词 横观各向同性 单轴压缩 岩层倾角 岩石破裂 岩石材料 试件 破坏准则 破裂模式 岩体 模拟
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岩石破裂过程渗流与应力耦合分析 被引量：118
6
作者 杨天鸿 唐春安 +1 位作者 朱万成 冯启言 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期489-493,共5页
通过对经典Biot渗流力学做进一步的考察 ,讨论了耦合渗流方程参数的物理意义 ,在Biot基本方程的基础上 ,增加一个反映渗透系数和孔隙变化率关系的耦合方程 ,并结合原有的RFPA弹性损伤本构方程 ,引入渗透率突跳系数 ξ这一概念 ,提出了... 通过对经典Biot渗流力学做进一步的考察 ,讨论了耦合渗流方程参数的物理意义 ,在Biot基本方程的基础上 ,增加一个反映渗透系数和孔隙变化率关系的耦合方程 ,并结合原有的RFPA弹性损伤本构方程 ,引入渗透率突跳系数 ξ这一概念 ,提出了岩石损伤演化过程渗流 -应力耦合方程 ,开发出岩石破裂过程渗流 -应力耦合分析系统F -RFPA2D,实例分析表明 ,这个系统能够对裂纹的萌生、扩展过程中渗透率演化规律及其渗流 展开更多
关键词 渗透率突跳系数 岩石 渗流 应力耦合
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岩石破裂过程中声发射模式的数值模拟 被引量：28
7
作者 梁正召 唐春安 +1 位作者 黄明利 傅宇方 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第10期1008-1011,共4页
利用数值模拟软件RFPA2D对在单轴压缩加载条件下 3种不同均质度的岩石试件破裂过程进行了模拟研究 ,讨论了整个破坏过程中的声发射时间序列和空间分布规律以及相关的震源特征和前兆异常等·实验结果表明 ,随着均质度的增加 ,岩石在... 利用数值模拟软件RFPA2D对在单轴压缩加载条件下 3种不同均质度的岩石试件破裂过程进行了模拟研究 ,讨论了整个破坏过程中的声发射时间序列和空间分布规律以及相关的震源特征和前兆异常等·实验结果表明 ,随着均质度的增加 ,岩石在主破裂之前非线性逐渐减弱而脆性逐渐增强·3个岩石试件的声发射规律分别表现出群震型、前震 主震 余震型和主震型 3种模式 。 展开更多
关键词 岩石破裂 声发射 均质度 数值模拟 地震模式
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脆性岩石破裂过程渗透性演化试验 被引量：19
8
作者 杨天鸿 徐涛 +1 位作者 冯启言 唐春安 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期974-977,共4页
为探讨脆性岩石变形破裂过程中渗透性的演化规律,利用电液伺服控制岩石力学试验系统(MTS815 02)对不同岩性的岩石进行了应力 应变全过程渗透试验·试验结果表明岩石的渗透率与其应力状态密切相关,岩石峰后的渗透率普遍远大于峰前,... 为探讨脆性岩石变形破裂过程中渗透性的演化规律,利用电液伺服控制岩石力学试验系统(MTS815 02)对不同岩性的岩石进行了应力 应变全过程渗透试验·试验结果表明岩石的渗透率与其应力状态密切相关,岩石峰后的渗透率普遍远大于峰前,常在应力 应变曲线峰后区出现'突跳'现象,而造成这一现象的根本原因在于岩石内部细观结构的变化·并根据试验结果建立了峰值前后反映岩石结构变化特征的分段应力 渗透率关系方程,为建立描述岩石破裂过程应力 渗透率耦合数值模型提供了可靠的试验依据· 展开更多
关键词 脆性岩石 破裂过程 应力-渗透率方程 渗透性演化 孔隙水压 试验研究
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岩石破裂过程围压效应的数值试验 被引量：23
9
作者 徐涛 唐春安 +1 位作者 王述红 张永彬 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期840-844,共5页
运用岩石破裂过程分析系统RFPA2D模拟了岩石在变形破裂过程中围压对岩石变形、强度及声发射特性的影响。研究结果表明:数值试验结果与实验室观察得到的岩石变形、强度(弹性模量、抗压强度等)以及岩石破裂过程声发射的围压效应相吻合;同... 运用岩石破裂过程分析系统RFPA2D模拟了岩石在变形破裂过程中围压对岩石变形、强度及声发射特性的影响。研究结果表明:数值试验结果与实验室观察得到的岩石变形、强度(弹性模量、抗压强度等)以及岩石破裂过程声发射的围压效应相吻合;同时,数值试验对在实验室中难以准确监测的声发射现象也进行了准确的模拟,所得结果对于地震预报、岩爆等冲击地压的预测具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 RFPA系统 围压效应 变形强度 声发射 数值试验
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岩石介质细观非均匀性对宏观破裂过程的影响 被引量：32
10
作者 傅宇方 梁正召 唐春安 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期705-710,共6页
运用岩石破裂过程分析系统 ,研究了岩石介质非均匀性对宏观力学行为的影响。通过对均质度系数m =1.5的 10个样本破裂过程的模拟 ,发现样本的宏观力学行为在变形初期只有微弱的统计涨落 ,但在失稳阶段表现出显著的样本个性行为。对 8种... 运用岩石破裂过程分析系统 ,研究了岩石介质非均匀性对宏观力学行为的影响。通过对均质度系数m =1.5的 10个样本破裂过程的模拟 ,发现样本的宏观力学行为在变形初期只有微弱的统计涨落 ,但在失稳阶段表现出显著的样本个性行为。对 8种不同均质度系数的 80个样本破裂过程的模拟结果表明 ,岩石介质的非均匀性对岩样宏观强度和变形非线性行为有显著影响 ,而且也显著影响试样破裂模式。随着均质度系数的提高 ,宏观强度呈现指数规律上升 ,宏观变形的线性规律增强 ,主破裂呈脆断模式。 展开更多
关键词 非均匀性 破裂过程 变形局部化 岩石介质
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动载荷作用下岩石破坏过程的数值试验研究 被引量：14
11
作者 左宇军 唐春安 +1 位作者 朱万成 朱立凯 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期887-892,共6页
采用基于细观损伤力学基础上开发的动态版RFPA2D数值模拟软件,对动载荷作用下应力波延续时间、应力波峰值和围压对岩石试样破坏的影响进行了数值研究,结果表明,应力波延续时间较短,则尾随应力波波前的高应力区范围较窄,应力波衰减较快;... 采用基于细观损伤力学基础上开发的动态版RFPA2D数值模拟软件,对动载荷作用下应力波延续时间、应力波峰值和围压对岩石试样破坏的影响进行了数值研究,结果表明,应力波延续时间较短,则尾随应力波波前的高应力区范围较窄,应力波衰减较快;相反,应力波延续时间较长,则紧跟应力波波前的高应力区范围较大,岩石处于破坏状态的时间延长,岩石的破碎程度加大。此外,存在一个合适的应力波延续时间,过分地加大应力波延续时间,反而不利于岩石裂隙的发育。动载荷的峰值越大,试样的破坏程度越大,当峰值达到一定值时,试样顶部呈现粉碎状,试样从上到下破坏程度逐渐减弱。在冲击载荷作用下的岩石随着围压的增加更难破碎,但当围压增大到一定程度时,岩石会突然失稳破坏。 展开更多
关键词 数值模拟 动载荷 破坏过程 应力波延续时间 应力波峰值 围压
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煤层气开采过程井壁稳定性的数值试验研究 被引量：22
12
作者 张哲 唐春安 +1 位作者 李连崇 马天辉 《中国矿业》 北大核心 2006年第9期55-58,共4页
煤层气开采过程中的井壁失稳及其诱发的煤岩坍塌,是煤层气开采作业中的一个主要问题。利用RFPA2D渗流与应力耦合作用分析系统,结合工程实例,对煤层气开采过程中钻进结构效应比较明显的煤岩层中水平井眼的尺寸效应,进行了数值试验分析,... 煤层气开采过程中的井壁失稳及其诱发的煤岩坍塌,是煤层气开采作业中的一个主要问题。利用RFPA2D渗流与应力耦合作用分析系统,结合工程实例,对煤层气开采过程中钻进结构效应比较明显的煤岩层中水平井眼的尺寸效应,进行了数值试验分析,结果再现了井眼周连裂纹萌生、扩展及应力迁移、释放,最终造成煤岩层坍塌的全过程。结果表明,井眼尺寸对维持井壁稳定的井底压力有显著的影响,井眼直径越大,对维持井壁稳定的井底压力要求越高。 展开更多
关键词 煤层 井壁坍塌 尺寸效应 数值试验
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基于数字图像处理的岩石细观破裂力学分析 被引量：12
13
作者 于庆磊 唐春安 +2 位作者 朱万成 刘红元 梁正召 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2006年第4期60-64,共5页
将数字图像处理技术引入到岩石破裂过程分析RFPA2D(Rock Failure Process Analysis)系统,建立了岩石细观结构破坏过程分析方法．首先提取岩石的细观结构图像,再转化成RFPA2D的前处理数据和数值分析网格,然后进行应力求解和破坏分析．以... 将数字图像处理技术引入到岩石破裂过程分析RFPA2D(Rock Failure Process Analysis)系统,建立了岩石细观结构破坏过程分析方法．首先提取岩石的细观结构图像,再转化成RFPA2D的前处理数据和数值分析网格,然后进行应力求解和破坏分析．以花岗岩细观结构为例,阐述了运用基于数字图像处理技术的RFPA2D方法进行岩石细观结构破坏分析的过程．结果表明,在岩石破裂过程数值模拟分析中引入数字图像处理技术是岩石细观结构破坏力学行为研究的一种方便而有效的方法． 展开更多
关键词 数字图像 细观结构 RFPA^2D 细观力学
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岩石试样弹塑性破裂过程的数值模拟分析 被引量：9
14
作者 宋力 解英艳 张后全 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期614-619,共6页
依据岩土类材料的非匀质性特性,并采用对材料参数进行随机赋值的方法研制了弹塑性破裂过程数值分析程序,并用实例证明了程序的可靠性。应用该程序对岩石试样弹塑性破裂过程进行数值模拟研究,分析表明:数值模拟结果与试验研究结果是吻合... 依据岩土类材料的非匀质性特性,并采用对材料参数进行随机赋值的方法研制了弹塑性破裂过程数值分析程序,并用实例证明了程序的可靠性。应用该程序对岩石试样弹塑性破裂过程进行数值模拟研究,分析表明:数值模拟结果与试验研究结果是吻合的。从而为工程岩体断裂分析提出了一种可能的方法与途径。 展开更多
关键词 非均质材料 岩石试样 弹塑性破裂 数值模拟分析
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岩石声发射Kaiser效应的数值模拟试验研究 被引量：21
15
作者 傅宇方 唐春安 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2000年第6期42-44,共3页
运用岩石破裂过程分析 ＲＦＰＡ２Ｄ系统，对岩石破裂过程中声发射Ｋａｉｓｅｒ效应进行了数值模拟试验研究，得到了与物理试验现象十分吻合的模拟结果．
关键词 声发射 非均匀性 破裂 数值模拟 岩石 KAISER效应
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南芬露天矿边坡失稳数值模拟 被引量：3
16
作者 李常文 唐烈先 +2 位作者 唐春安 邢军 杨国强 《煤炭工程》 北大核心 2006年第7期74-76,共3页
论文运用东北大学岩石破裂与失稳研究中心自行开发的软件RFPA2D,结合南芬露天矿的地质勘察资料,建立滑坡前的边坡模型,对矿山边坡失稳滑坡进行数值模拟。通过其中两个典型剖面的结果分析,得到与实际滑坡吻合的结论,为岩质边坡的研究提... 论文运用东北大学岩石破裂与失稳研究中心自行开发的软件RFPA2D,结合南芬露天矿的地质勘察资料,建立滑坡前的边坡模型,对矿山边坡失稳滑坡进行数值模拟。通过其中两个典型剖面的结果分析,得到与实际滑坡吻合的结论,为岩质边坡的研究提供了一种直观、逼真、可靠的方法,对边坡失稳的研究有重要意义。 展开更多
关键词 RFPA 强度折减法 边坡 露天矿
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回采巷道稳定性的数值模拟研究 被引量：6
17
作者 赵兴东 唐春安 王维纲 《中国矿业》 北大核心 2003年第3期42-45,共4页
地压问题一直困扰着矿山的生产 ,如何预先了解所要开挖回采巷道的地压情况是许多矿山急需解决的问题。本文通过利用东北大学岩石破裂与失稳研究中心 (CRISR)的RFPA2D对小官庄铁矿的回采巷道进行了数值模拟分析 ,直观的看到了所要开挖回... 地压问题一直困扰着矿山的生产 ,如何预先了解所要开挖回采巷道的地压情况是许多矿山急需解决的问题。本文通过利用东北大学岩石破裂与失稳研究中心 (CRISR)的RFPA2D对小官庄铁矿的回采巷道进行了数值模拟分析 ,直观的看到了所要开挖回采巷道的地压分布情况 ,进而有效地指导了矿山的生产。 展开更多
关键词 数值模拟 回采巷道 稳定性
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动态载荷作用下岩石颗粒破裂过程的数值模拟 被引量：2
18
作者 黄志平 朱万成 +1 位作者 唐春安 李立新 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2006年第1期91-95,共5页
目的为了研究岩石颗粒在动态载荷下的损伤破坏机理与动力破碎过程.方法用RFPA(岩石破裂过程分析)探讨不同动态应力波作用对于岩石颗粒试样破坏模式的影响.结果数值模拟结果表明,在不同的应力波峰值和不同的应力波作用时间作用下,试样表... 目的为了研究岩石颗粒在动态载荷下的损伤破坏机理与动力破碎过程.方法用RFPA(岩石破裂过程分析)探讨不同动态应力波作用对于岩石颗粒试样破坏模式的影响.结果数值模拟结果表明,在不同的应力波峰值和不同的应力波作用时间作用下,试样表现出不同的破裂模式.结论在应力波峰值较低时,裂纹的萌生从试样的中部或底部开始;当应力波赋值较大时,裂纹的萌生从加载点开始以裂纹带的形式向下延伸.在相同的应力波峰值作用时,波长较长时试样主要表现为径向破裂为主;而波长较短时试样则表现为两翼破坏.在动态应力波作用下,试样中萌生出更多的分叉裂纹,随着应力波波长的增加,分叉裂纹的数量也随之增加.这与静态载荷作用下形成只一条主裂纹的情形是不同的. 展开更多
关键词 动载荷 动态破裂 非均匀性 数值模拟 岩石颗粒
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采动诱发顶板岩层失稳过程的数值模拟方法 被引量：4
19
作者 唐春安 黄明利 《煤矿开采》 1998年第1期18-20,共3页
岩体的非均质性和各向异性是导致其变形非线性的主要因素。文章充分考虑岩体力学参数的非均质性和各向异性，利用ＲＦＰＡ２Ｄ程序分析了开采影响下的岩体破裂失稳过程，并对其破裂机理进行了分析。
关键词 非均质性 破裂过程 岩层失稳 顶板 数值模拟
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煤层瓦斯卸压抽放动态过程的气-固耦合模型研究 被引量：59
20
作者 杨天鸿 陈仕阔 +3 位作者 朱万成 刘洪磊 霍中刚 姜文忠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期2247-2252,共6页
根据瓦斯渗流与煤体变形的基本理论,引入煤体孔隙变形与透气性演化的耦合作用方程,建立了考虑煤层吸附、解吸作用的含瓦斯煤岩固-气耦合作用模型。应用该模型模拟研究了不同压力影响下瓦斯抽放过程中煤层透气性的演化和抽放孔周围瓦斯... 根据瓦斯渗流与煤体变形的基本理论,引入煤体孔隙变形与透气性演化的耦合作用方程,建立了考虑煤层吸附、解吸作用的含瓦斯煤岩固-气耦合作用模型。应用该模型模拟研究了不同压力影响下瓦斯抽放过程中煤层透气性的演化和抽放孔周围瓦斯压力的变化规律,其结果对于深入理解瓦斯抽放作用机制并采取相应的瓦斯预防和控制措施等具有重要的理论和实践意义。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 瓦斯渗透性 气固耦合模型 数值模拟 卸压抽放
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