煤與瓦斯突出的耦合災變機制及非線性分析.pdf

1、本文運用理論分析、數值模擬和現場測試研究為一體的方法對煤與瓦斯突出的耦合災變機制和非線性特征進行了研究。
　　利用ANSYS/LS-DYNA軟件的隱式-顯式分析功能對應力波作用下巷道圍巖的響應進行數值模擬，研究了應力波對煤與瓦斯突出的誘發(fā)作用。在應力波的作用下，巷道圍巖中交替出現拉應力和壓應力，隨著應力波峰值的增大，巷道圍巖的應力數值出現不同程度的增大。
　　層裂體的形成和失穩(wěn)破壞是煤與瓦斯突出發(fā)動的基本環(huán)節(jié)。運用斷裂力學、

2、有限元方法和自組織理論研究了瓦斯壓力和應力波作用下單裂紋的擴展、相鄰裂紋的貫通和層裂體的形成機理。研究發(fā)現，相鄰的平行裂紋較易發(fā)生剪切貫通破壞和拉伸貫通破壞，影響裂紋貫通的因素有裂紋傾角、排列方式和間距；將卸載拉應力和瓦斯應力場產生的拉應力視為廣義驅動力，探討了裂紋演化過程中的非線性特征，統計表明，裂紋的長度與產生頻率遵守冪率規(guī)則。
　　將煤與瓦斯突出的過程簡化為層裂體在地應力與瓦斯壓力的耦合作用下發(fā)生失穩(wěn)的過程，對層裂體失穩(wěn)的準

3、靜態(tài)過程進行了折迭突變分析，計算了煤與瓦斯突出時釋放的能量和煤與瓦斯突出的強度；給出了雙曲扁殼層裂結構的動力學方程的統一形式，發(fā)現隨著動力擾動和瓦斯壓力的增大，層裂體的演化經歷了從周期1、周期2、周期3到混沌的過程。
　　進行了煤與瓦斯突出的混沌動力學唯象研究，基于現場實測數據識別出煤與瓦斯突出孕育過程中的混沌吸引子，利用C-C方法計算了時間延遲和嵌入維數，發(fā)現有突出危險的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測序列的S tD-s曲線與無突出危險的S tD-