流固耦合模拟实验：石蜡材料参数测试与应用

"相似模拟实验材料的流固耦合参数测试" 在进行地壳中的矿产资源开采时，理解和预测地层运动以及地下水流动是至关重要的。流固耦合作用是指流体（如水）和固体（如岩石）之间的相互作用，这种作用在地质工程和采矿工程中具有深远的影响。本文主要探讨了如何通过相似模拟实验来研究这种复杂的力学现象。 作者张杰基于岩体力学和流体力学的相似理论，推导出了流固耦合相似模拟的准则。相似理论是模拟实验的基础，它确保了模型实验的结果可以正确地映射到实际问题上。通过设置适当的几何比例、物质比例和时间比例，可以保证模拟实验中流体和固体的物理行为与真实情况保持一致。 在实验材料的选择上，张杰采用了石蜡作为胶凝剂来制备流固相似模拟材料。石蜡因其可调节的物理性质（如密度、弹性模量和渗透率），能够模拟不同地质条件下的流固耦合行为。实验材料的耦合参数与原型材料相似，这意味着在模拟实验中，这些材料能准确反映实际地层的响应。 实验以神府矿区某矿1-2煤层的开采为例，进行了流固耦合相似模拟。结果显示，模拟实验中采煤工作面上覆岩层的运动破坏模式、裂隙演化规律与现场观测结果高度吻合。同时，潜水渗流规律和其他关键参数也与实际情况一致，这验证了所选用实验材料的适用性和耦合参数的合理性。 流固耦合相似模拟实验对于理解开采过程中的地表沉降、地下水动态变化、岩层稳定性以及环境影响等具有重要意义。通过这种方式，工程师可以提前预测和评估潜在的问题，从而制定更有效的开采策略和环境保护措施。此外，这种实验方法也为其他地质工程问题的研究提供了借鉴，如隧道掘进、水库诱发地震等。 张杰的研究展示了流固耦合相似模拟实验在解决复杂地质工程问题中的应用价值，通过精确的参数测试和材料选择，确保了实验结果的可靠性和实用性。这对于推动地质力学和采矿工程的理论发展以及实际工程实践具有积极的促进作用。