固定床中对流扩散与反应耦合问题的一个解析解

考虑到冶金固定床是颗粒堆积的松散多孔介质,首先将单一颗粒的动力学方程推广到多颗粒的微元体上,导出了化学反应项的具体形式,建立了冶金固定床一维对流、反应、扩散方程,然后求出其解析解;通过实例计算分析主气流中反应气体的浓度分布。结果表明:颗粒大小和孔隙率对反应进程有很大的影响,其影响可以用Thiele数和Peclet数定量衡量;微元体的反应类型不等于反应器的反应类型;化学反应速率对反应气体浓度的影响超过对流速度,而扩散的影响最小;微元体的综合反应速率、对流速度以及反应器的长度本身是影响反应器反应类型的重要因素。

坚硬顶板下煤柱岩爆的尖点突变理论分析

用尖点突变模型对坚硬顶板下煤柱岩爆非稳定机制的讨论，给出了岩爆发生准则，岩爆时的顶板突跳和能量释放量，讨论了影响岩爆的因素及影响程度，并以此为基础讨论了岩爆发生的前兆规律与过程，提出了可监测的前兆信息．这种既研究准则、又研究前兆与过程的方法，是防治岩爆的更为实际和有效的途径。

二维应力场下承压地层中渗流的液固耦合问题

考虑到多孔介质渗透率随孔隙变化的特点， 研究二维应力场下承压地层中渗流的液固耦合问题， 提出了解耦方法； 并求出耦合条件下的孔隙压力与介质应力的解析解。计算表明， 耦合效应不容忽略。

柱式开采岩爆发生条件与时间效应的尖点突变

用尖点突变理论研究了柱式开采下厚层状粘弹性顶板岩爆的非稳定机制与滞后现象，阐明了只有刚度比满足使能量突然释放的条件和外界能对系统提供足够能量的条件下才能发生岩爆；岩爆滞后是由于控制参数变化需要经过一段时间才能满足分岔集方程所致；还导出了岩爆最大可能滞后时间，并对影响最大滞后时间的因素进行了讨论。

考虑围岩流变特性的地震尖点型突变模型

考虑到断层两盘围岩的粘弹性和断层的应变弱化 ,建立了断层地震的简化力学模型 ,首先证明了该模型对应于尖点突变 ,然后利用尖点突变理论研究地震的非稳定机制 ,阐明只有当外界对系统输入足够的能量 ,且刚度比小于 1时 ,系统内的能量才能迅速地转移与释放 ,引起地震。

可变形多孔介质渗透系数的测定方法

在Ｂｉｏｔ理论基础上给出可变形多孔介质耦合渗流基本方程；求出小试件一维定常耦合渗流问题的解答；表明在一维流固耦合情况下试件内部压力梯度有明显的非均匀性。因此通过实验确定可变形多孔介质渗透系数在数学上可归结为微分方程的反问题，传统的测试渗透系数的方法需要改进。介绍了可变形多孔介质渗透系数的测试原理和测试方法。对粒状多孔材料实验的结果表明，传统实验方法得到的渗透系数误差较大。

流变性岩层下矿柱岩爆的发生条件与滞后时间

针对厚层状粘弹性顶板下煤柱岩爆问题建立了一个简单力学模型，并据此讨论了岩爆的非稳定机制，建立了这种条件下岩爆发生的判别准则，对岩爆滞后现象给出了一种理论解释，并推出了岩爆滞后时间ｔｃ与岩爆最大滞后时间ｔｃｍａｘ的表达式。

可变形多孔介质中的一维非定常耦合渗流

在Biot理论的基础上,考虑到可变形多孔介质的渗透系数依赖于孔隙变形的特点,建立了耦合渗流问题的基本方程;用初始层校正法求出了一维非定常耦合渗流问题的摄动解;实例计算表明,耦合分析与非耦合分析之间的差别较大,因此耦合效应不能忽略。

孤立煤柱岩爆的尖点突变与时间效应

针对粘弹性顶板下孤立煤柱岩爆问题建立了一个简单力学模型，用尖点突变理论讨论了岩爆的非稳定机制；阐明了岩爆发生条件可归结为外部对系统输入能量的条件和系统内部能量突然释放的条件；而岩爆滞后是由于控制参量变化需经过一段时间才满足分叉集方程引起的。并讨论了比值Ｋ_０／Ｋ_∞和λ／Ｋ_∞对岩爆滞后时间的影响。

定量开采条件下径向渗流的液固耦合问题

考虑到多孔介质渗透率随孔隙度变化的特点 ,建立了力学模型 ,研究定量抽放问题 ;对于广义平面应力状态下的非线性渗流耦合问题 ,提出了解的构造方法和解耦方法 ;求出了耦合条件下的孔隙压力 ,多孔介质总应力、总应变和总位移的解析解 ;进行了实例计算 ,并与Biot理论进行了对比 ,结果表明两种理论的差别很大。因此在渗透系数有较明显变化的场合下不能采用Biot理论进行分析。

狭窄煤柱冲击地压发生的判别准则

本文针对坚硬顶板下刀柱式开采工作面提出了简化的力学模型.推出了这种条件下冲击地压发生的必要条件和充分条件,并讨论了影响冲击地压强度的主要因素.

广义平面应力条件下径向渗流的液固耦合

考虑了多孔介质渗透率随孔隙变化的特点，建立了基本方程；对于广义平面应力条件下的径向渗流问题，提出了解耦方法，并求出了耦合条件下的孔隙压力及介质应力、应变、位移的解析解。实例计算表明。

饱和多孔地层中定量抽放的流固耦合问题

在Ｂｉｏｔ 理论基础上，研究了含单一圆井的饱和多孔地层中，以定流量方式开采时的流固耦合问题。提出了一种解耦方法，求出了耦合的孔隙压力分布和介质应力的解析解。实例计算表明，耦合与非耦合之间的差别是明显的。

采动工作面瓦斯流动规律的探讨

在经典瓦斯流动理论基础上，将瓦斯在采动工作面前方煤层中的流动视为流动边界不断变化的一维流动问题，利用动坐标变换，求出在这种情况下瓦斯压力分布的解析解，比较了不同的工作面推进速度对瓦斯压力分布及瓦斯涌出量的影响。

二维轴对称耦合流动问题的解析解及应用

耦合流动问题与矿井开采中许多重要工程问题有密切联系:基于 Biot 三维固结理论导出了平面轴对称耦合流动与非耦合流动的场方程,得到了给定势问题的解析解.对耦合和非耦合两种情况进行了比较,并介绍了其在采矿工程中的应用.

可变形多孔介质中一维孔隙压力的生成

考虑到可变形多孔介质的渗透系数依赖于孔隙变形的特点，建立了一维孔隙压力生成的力学模型；用初始层校正法求出了摄动解；实例计算表明渗流的非线性对孔隙压力分布模式有明显影响。最后介绍了利用孔隙压力生成过程中．流出试样的非稳定流量确定可变形多孔介质渗透系数的方法。测试时间大大小于传统的稳定渗流方法．

矿井岩爆及其失稳理论

对若干岩爆发生实例进行了分析；回顾了历史上相继提出的几种主要的岩爆发生理论，对各种理论提出的岩爆发生的判别准则进行了讨论； 对近几年发展起来的关于岩爆的失稳理论进行了深入的阐述，指出失稳理论包含了其他各种岩爆发生理论的合理部分，因而更符合岩爆发生的实际；

粘弹性顶板岩层下煤柱岩爆的尖点突变与滞后

本文针对粘弹性顶板下煤柱岩爆问题建立了一个简单力学模型；用尖点突变理论讨论了岩爆的非稳定机制，阐明比值ｋ（ｔｃ）／λ１和外力功对系统岩爆的作用；说明了岩爆滞后是由于控制参量变化需要经过一段滞后时间才满足分叉集方程所致；并对影响岩爆滞后时间的因素进行了讨论．

渗流的流固耦合问题及应用

渗流过程中的孔隙改变， 既影响流体质量， 又会引起介质渗透率的变化， 导致非线性流固耦合作用。因此研究应力与孔隙压力共同作用下孔隙改变的机制是重要的。首先考察了经典渗流力学的基本假定， 说明忽略总应力对孔隙改变的作用是经典渗流力学及其他非耦合理论不能研究流固耦合作用的基本原因。饱和多孔介质是不溶混的混合物， 内部孔隙结构对多孔介质整体和孔隙改变的响应方程有影响。导出了多孔介质的响应方程及有效应力系数α１ 、孔隙改变的响应方程和有效应力系数α２ 以及孔隙压缩模量Ｋｐ 。证明有效应力系数α１ 和α２ 小于１， Ｋｐ 小于固体基质的相应模量。它们都取决于组成多孔介质的固体基质的力学性质和孔隙结构。还证明了对于孔隙的变形， 总应力比孔隙压力更重要。任何排除总应力影响的理论， 其出发点均不尽合理。研究了流固耦合机制。在渗流过程中， 介质整体变形和孔隙变化是应力和孔隙压力相互作用的结果； 孔隙改变会影响两相物质之间的扩散力和流体的质量守恒方程； 扩散力和孔隙压力对两相物质的动量守恒有影响。这是一些主要的耦合机制。在混合物理论的基本框架内建立了渗流耦合问题的基本方程， 考虑了流体与固体之间的多种耦合作用， 如线性耦合、非线性耦合。

论矿业工程中的流-固耦合渗流问题

简单回顾渗流力学发展历史，指出实际沙流都是在可变形多孔介质中发生的，流体流动与介质变形间存在相互作用。过去常加以忽略，将渗流作为非耦合问题研究，随着科学技术的发展．有越来越多的无法忽略耦合效应的工程问题．本文较系统地介绍了矿业工程中涉及的流-固耦合问题以及流-固耦合渗流的研究方法、宏观方程与测试技术和应用．