煤岩体蠕变-渗流耦合模拟：理论与应用

"煤岩体蠕变-渗流耦合数值模拟" 本文主要探讨了煤岩体在遇到水后力学性质发生变化，导致煤岩体变形和失稳，进而引发重大工程事故的问题。研究者运用等效连续介质模型和流变学理论，建立了一个描述煤岩体流变场与渗流场相互作用的流变模型。该模型的核心在于推导出直接耦合的总体控制方程，用于分析煤岩体层状边坡的长期稳定性。 在这一过程中，科研团队基于FEPG（Finite Element Program Generator）软件平台开发了蠕变破裂-渗流耦合模块。这个模块能够分析层状边坡上预设监测点随着时间的应力变化、水压变化以及位移变化的规律。通过对比蠕变破裂和蠕变破裂-渗流耦合两种情况下的水压变化，为煤岩工程的长期稳定性提供了理论支持和实际预测的依据。 具体来说，蠕变破裂是指煤岩体在持续荷载作用下，由于内部微结构的破坏而发生的缓慢变形直至破裂的现象。蠕变-渗流耦合则是指煤岩体在变形过程中，内部水分的流动与其力学行为相互影响的过程。这种耦合作用对于理解煤岩体的动态响应至关重要，特别是在含水条件下，如矿井开采、边坡稳定性分析等场景。 在数值模拟中，FEPG软件作为一个强大的有限元程序生成工具，允许研究人员自定义复杂的物理模型和求解算法，从而精确模拟煤岩体的蠕变和渗流行为。通过该软件，可以实现对煤岩体内部不同位置的监测，揭示其在不同工况下的动态响应，为工程设计和安全管理提供科学依据。 关键词涵盖的方面包括煤岩层状边坡的特性，蠕变破裂现象，耦合流变数学模型的构建，蠕变与渗流相互作用的研究，以及利用FEPG软件进行数值模拟的方法。这些关键词强调了研究的关键点和方法，展示了在解决煤岩体工程问题中的核心技术和科学挑战。 这项研究不仅深化了我们对煤岩体流变特性的理解，还提供了一种实用的数值模拟工具，用于评估和预测含水煤岩体在长期蠕变过程中的稳定性。这对于预防和应对潜在的工程灾害，保障煤矿安全具有重要的实践意义。