基于渗流实验的三轴流固耦合离散元数值模拟研究

摘要

卸压开采覆岩的应力场、裂隙场及渗流场耦合特性直接影响卸压瓦斯的运移特征.本文根据弹性煤样及贯穿裂隙煤样的应力渗流实验数据,结合渗流立方定律提出了数值模型中裂隙煤岩体流固耦合参数的选取方法,建立了三轴加载流固耦合数值模型.在此基础上模拟分析了单轴及三轴加载过程中煤样应力、裂隙及渗流的耦合特性.模拟结果表明:煤样渗透率随着轴向应变的升高呈S形变化,在煤样内部裂隙产生前随着轴压的增加而逐渐减小;煤样内部裂隙的产生及扩张使得渗透率开始升高,且裂隙扩张速度越快渗透率升高幅度越大;围压的升高使得煤样内部裂隙产生及扩展速度减缓,致使渗透率降低阶段延长,煤样初始渗透率及屈服后的渗透率逐渐减小.