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深部巷道围岩的导热性试验与温度场分布的研究

作　者: 唐丽娟
导　师: 张树光
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 岩土工程
关键词: 围岩流固耦合导热系数深部巷道温度场分布
分类号: TD727
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 138次
引　用: 1次
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内容摘要

对于深部开采而言,所面临的主要问题是地层高温给开采带来极大的难度,以及高温对作业环境的影响。基于这一情况,本文开展流固耦合作用下,深部围岩导热系数的试验研究和巷道温度场分布规律的理论研究。因此本论文分为导热系数测试、风流与围岩换热的数值模拟两大部分。对于围岩导热系数的试验研究,本文采用深部岩体作为试样研究了流固耦合条件下围岩的导热系数,考虑巷道内部的实际情况本文还研究了流固耦合条件下现浇混凝土的导热系数。研究表明当流体的温度增大时,围岩及现浇混凝土的导热系数随着流体温度的增大而增大,导热系数与流体的温度近似成线性关系;当流量增大时,围岩及混凝土的导热系数先是增大,达到一定程度后开始下降最终导热系数始终大于初始导热系数。利用流固耦合条件下对围岩及现浇混凝土导热系数的试验研究,获得围岩及现浇混凝土支护的导热系数,模拟风流与围岩换热条件下深部巷道的温度场分布情况。模拟表明,组合支护体系下风流的施加不会改变巷道温度场的对称分布形状;渗流场的施加,改变了温度场和温度矢量原有的对称分布的状态。在巷道的逆渗流方向等温线密集,而在顺渗流方向等温线分布相对疏松,这表明渗流伴随着热迁移现象。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-14
  1.1 问题的提出及研究意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-12
    1.2.1 深部巷道温度场的研究现状  9-10
    1.2.2 流固耦合问题的研究现状  10-12
  1.3 课题研究的主要内容及方法  12-14
    1.3.1 课题研究的主要内容  12
    1.3.2 课题研究的主要方法  12-13
    1.3.3 预期的成果  13-14
2 围岩导热系数的试验研究  14-28
  2.1 概述  14-15
  2.2 试验设备及主要功能  15-17
  2.3 试验内容  17-19
    2.3.1 试验试样及制备  17-18
    2.3.2 流固耦合下的围岩导热系数测定  18-19
  2.4 试验结果分析  19-28
    2.4.1 导热及导热系数的定义  19-21
    2.4.2 导热系数的影响因素  21
    2.4.3 流固耦合理论  21-22
    2.4.4 流体温度对围岩导热系数的影响  22-25
    2.4.5 流体流量对围岩导热系数的影响  25-28
3 现浇混凝土导热性能的试验研究  28-36
  3.1 概述  28
  3.2 试验内容  28-31
    3.2.1 试验试样及制备  29-30
    3.2.2 流固耦合下混凝土的导热系数测定  30-31
  3.3 试验结果及分析  31-36
    3.3.1 水温对混凝土导热系数的影响  31-33
    3.3.2 流量对混凝土导热系数的影响  33-36
4 深部巷道温度场  36-40
  4.1 温度场的定义  36
  4.2 导热系数与研究温度场分布的关系  36-37
  4.3 风流与围岩换热的机理  37-40
    4.3.1 围岩热量的来源  37-38
    4.3.2 巷道围岩散热的基本方式  38-40
5 风流与围岩换热条件下巷道温度场的模拟  40-50
  5.1 模型建立  40-43
    5.1.1 基本假设  40-42
    5.1.2 基本方程  42-43
    5.1.3 边界条件  43
  5.2 数值模拟分析  43-50
    5.2.1 巷道围岩的地质条件  43-44
    5.2.2 温度场分布规律分析  44-50
6 热害控制措施及建议  50-53
  6.1 深部巷道热害的主要热源  50
  6.2 热害控制的主要措施与建议  50-53
7 结论与展望  53-56
  7.1 结论  53-54
  7.2 展望  54-56
参考文献  56-59
作者简历  59-61
学位论文数据集  61-62

深部巷道围岩的导热性试验与温度场分布的研究

内容摘要

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