岩土热—流—固耦合理论及在采矿工程中的应用

比较系统地介绍了煤炭工业中遇到的不可忽略的渗流—温度—应力耦合问题,而且对各领域的主要研究方法、研究结果等进行了报道,总结了岩土渗流—温度—应力耦合的研究方法和宏观方程,并提出了若干前沿研究方向。

地铁联络横通道水平冻结施工的热固耦合分析

基于考虑相变的热固耦合理论,采用GEO-SLOPE软件模拟地铁联络横通道水平冻结和开挖施工过程,分析地层温度场和位移场的变化规律。结果表明:隧道冻结帷幕交圈的时间约为26d,但需积极冻结到40d,冻结帷幕平均厚度达到120cm,再经过36d的维护冻结期才可实施开挖;在维护冻结期采用比积极冻结期略高的盐水温度,防止了冻土范围继续扩大,避免了隧道开挖过程中遭遇强度较高的冻土;在进行具体的冻结设计时,应结合地层和隧道轮廓线的特点,设定冻结盐水温度、冻结时间、冻结管间距和冻结管数量等参数;对比分析不同冻结帷幕保护下隧道开挖的地层位移场,结果证明冻结对抑制地层变形具有良好的效果,但需要足够的冻结时间方可将地表变形限制在可接受的范围内。

盐类矿床水压致裂水溶开采的多场耦合理论及应用研究

由于盐类矿物具有易溶于水的特性,因而对盐类矿床的开采常采用水溶开采的方法。然而,由于水溶开采过程是一个涉及化学流体运移、矿物溶解、传热传质、固体变形等多场相互作用的固–流–热–传质耦合问题,使得水溶开采理论的建立复杂困难,水溶开采技术的发展受到制约。因此,进行盐类矿床水溶开采的多场耦合理论及其应用的研究,可以深入奠定盐类矿床水溶开采的理论基础,进一步促进水溶开采技术的发展以及加强盐类矿床科学合理的开发应用,具有十分重要的意义和价值。 通过试验研究、理论分析、数值模拟以及现场试验的方法，围绕盐岩高温力学特性、盐类矿床水压致裂–溶解理论、盐类矿床水溶开采多场耦合理论、群井致裂控制水溶开采技术及应用进行了系统的研究。主要研究内容及结果如下： (1) 盐岩高温及再结晶力学特性的试验研究。在盐岩基本力学特性试验的基础上，进行了 240 ℃范围内盐岩高温力学特性和损伤盐岩高温再结晶力学特性的试验研究。研究发现：盐岩力学特性具有明显的温度效应特征，随温度的升高，盐岩的强度与温度呈对数关系增强，弹性模量(E)与温度(T)的关系近似为：E = 3.02－0.006T(GPa)；高温再结晶可以使损伤盐岩晶间摩擦系数得以恢复，但对粘聚力的恢复不明显。 (2)