采场瓦斯防治技术

合理、有效地根治采场瓦斯,防止采场瓦斯超限,是“八五”期间煤矿安全重点研究课题之一.本文根据采场瓦斯运移理论阐述了采场瓦斯超限的基本原因,论述了采场瓦斯根治的技术途径,并给出了在煤矿生产和科研实践中行之有效的根治方法.     

反求堤坝渗流计算参数的复合形法

以堤坝渗流分析为基础，根据典型堤段的测压管观测资料及现场勘测和 室内试验结果，运用反问题分析中的间接分析法，将数值分析中的有限元法 和数学规划中的复合形法结合起来，通过不断修正土的渗透系数，使得一些 观测值与相应的计算值差异最小，从而使堤段的渗流计算结果更切合实际． 算例表明了此种算法的有效性．     

碾压混凝土层在流特性的试验研究

对施工现场取得的碾压混凝土试样，进行层面渗流特性的室内试验研究，描述了碾压混凝土层在流特性取应力和渗流水头的变化规律，试验结果表明，碾压混凝土层面，在高水头的作用下，存在着发生水力壁裂的危险性。     

变形介质储层的砂渗流机理研究

变形介质储层的开采过程是一个流固耦合渗流过程.当储层岩土的变形超过其极限,岩土骨架将遭到破坏产生骨架砂,这些骨架砂在流体的作用下运移、沉降或者堵塞储层孔隙喉道必将影响储层流体的渗流及岩土骨架的变形.由于在常规变形介质储层渗流机理的研究中没有考虑骨架砂的产出,因此其渗流数学模型不能准确描述这些储层流体的实际流动状况.本文在常规变形介质储层渗流理论研究的基础上,首先建立了储层出砂的判断准则,然后建立了变形介质储层出砂渗流的三维四相多组分数学模型并探讨了其求解方法.该模型的建立对于正确认识和高效开发变形介质储层有着重要意义.     

渗流方程的渗透率自适应权重网格粗化算法

为了提高渗流方程的计算速度和精度,将渗透率自适应网格技术应用于三维非均匀非稳态渗流方程的网格粗化算法中。对于渗透率或孔隙度变化异常的区域,采用精细网格直接求解其压力分布;而在其他区域,采用不均匀网格粗化的方法计算其压力分布。用自适应权重网格粗化算法计算了三维非均匀非稳态渗流场的压力分布。结果表明,三维非均匀非稳态渗流方程的三维不均匀自适应网格粗化算法的解在渗透率或孔隙度异常区域的压力分布规律非常逼近精细网格算法的解,在其他区域的压力分布规律非常逼近粗化算法的解。与采用精细网格算法相比,其计算速度大大提高。     

室内实验规模的出砂数学模拟

为了研究疏松砂岩的出砂特征,根据连续性孔隙介质渗流、微粒释放和微粒运移理论,建立了室内实验规模的出砂数学模型,并采用有限差分法对该模型进行了求解。结果表明,实验条件下数学模拟与物理实验模拟的结果吻合较好。用理论出砂模型模拟了胶体力、水动力导致的出砂和砂粒运移过程中滞留引起的渗透率变化。模拟结果表明,渗流速度高于临界流速才引起冲刷出砂;胶体力和冲刷力是出砂的诱发因素,砂微粒在运移过程中在孔隙表面再沉积和孔喉处被捕集将降低出砂程度;渗透率比值与注水孔隙体积倍数或渗流速度的关系曲线均呈"S"形;在运移过程中,砂微粒滞留导致渗透率比值随岩心长度的变化呈线性降低趋势。     

岩石单轴与三轴CT尺度裂纹演化过程观测

结合使用专用三轴压力仪与CT扫描仪,对砂岩和粉砂岩分别进行压缩试验并获得了系列CT图像。发现单轴压缩和三轴压缩时岩石试件均经历压密、扩容、CT尺度裂纹萌生、扩展、扩张、贯通和岩石宏观破坏阶段。在压密阶段和扩容阶段,CT图像无明显变化。采用密度损伤增量定量描述细观裂纹演化的集合效应。在CT尺度裂纹演化阶段,从CT图像出发描述裂纹的空间位置、形态、运动方向分析CT尺度裂纹演化对于岩石变形和强度的影响。裂纹模式图可揭示CT裂纹演化的规律。CT裂纹演化的基本特点是扩展与扩张的交替性。三轴条件下CT裂纹与主应力夹角较大,裂纹面较平直,裂纹扩张困难,呈现剪切破坏特点。     

破碎岩体中的气体渗流规律研究

从实际流体的运动微分方程出发，推导得出了破碎岩体中的气体渗流微分方程，并进一步结合流-固耦合理论导出了破碎岩体中的流-固耦合随机微分方程：通过白行设计的试验仪器、试验方法，进行了破碎岩体中的气体渗流试验，得出了不同粒径的破碎砂岩的气体渗透率，并给出了破碎岩体中的渗透率变化规律，丰富了破碎岩体中气体的渗流理论和试验方法，对以后该问题的进一步研究具有一定的参考价值。     

基于Buckley-Leverett方程的水气两相渗流理论

为了准确的研究降雨条件下的饱和-非饱和带地下水运动水气二相渗流过程，以Buckley-Leverett两相渗流方程为基础，从水气二相渗流的连续性方程和达西定律出发，推导了岩土饱和-非饱和带水气二相渗流的三维动力耦合模型，并利用伽辽金有限元法和隐式向后差分法给出了数值解法，编制了相应的三维有限元计算程序。以龙滩水电站工程为实例进行计算，结果证明了所提出的模型对饱和-非饱和渗流计算的有效性。     

城市交通网络的渗流力学模型

将城市交通网络中的交通流视为多孔介质网络中的渗流，利用裂隙介质中多相渗流力学理论，考虑人流和车流之间的相互作用以及道路通行能力的不同，建立了城市交通网络通行能力计算的渗流力学模型，该模型的计算可以借助渗流力学的现有知识进行，可以通过计算得到不同时刻城市交通网络的交通流分布以及城市交通网络的宏观通行能力。从而为城市交通规划理论提供了一个全新的方法。