基于"混合耦合理论"的双重孔隙介质HMD模型及应用
许昌毓1
韩立军2
王锴3
陈晓辉4
1.中国矿业大学 深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏 徐州 2211162.中国矿业大学 力学与土木工程学院,江苏 徐州 2211163.安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南 2320014.利兹大学 土木工程学院,英国 利兹 LS2 9JT
摘要：在开采扰动下,富水矿山采空区围岩孔隙结构和渗透性往往发生较大的改变,从而诱发导水裂隙带的产生,甚至导致突水灾害.导水裂隙带的形成不仅具有很强的不可预见性,往往还需要考虑开采过程中裂隙围岩的应力、渗流等多物理场的耦合作用,因此对于相关模型的建立依然是一个挑战.为了探究采动过程中应力、渗流以及损伤耦合下的裂隙带形成规律,首先将包含大量孔隙、裂隙的富水围岩简化为双重孔隙介质,即介质由多孔基质与裂隙重叠而成.然后基于新兴的混合耦合理论,采用非平衡热力学的方法,建立考虑应力-渗流-损伤耦合(Hydro-Mechanical-Damage Coupling)的双重孔隙介质的热力学一致本构模型.同时,推导出应力-渗流-损伤(HMD)耦合条件下应力、孔隙度和裂隙体积分数的动态演化方程.最后,将推导出的耦合模型应用于实际工程情境,利用有限元软件对围岩孔隙水压力、应力、竖向位移以及损伤的演化规律进行数值模拟分析,并揭示出富水矿山采动过程中导水裂隙带可能形成的位置,为工程实践提供一定的参考.
关键词：混合耦合理论双重孔隙介质流-固-损伤耦合导水裂隙带富水矿山开采
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51574223)
论文发表日期：2025-08-31
在线出版日期：2025-09-05（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 201-214 )
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