采动覆岩裂隙体系统耗散结构特征与突变失稳阈值效应

论文摘要

将覆岩裂隙体作为系统来考虑,分析了采动覆岩裂隙体系统动态演化过程中的耗散结构特征,采用分形维数描述了采动裂隙发育过程及系统演化、涨落与跃迁;引入"孔隙压力熵"研究了采动覆岩裂隙体系统耗散结构演化中的熵变过程,并在近平衡态广义力与广义流的基础上明确了远离平衡态非线性区的超广义力及其驱动的广义流,依据超熵临界判据分析了以开采尺度为指标的动力失稳阈值。结果表明:可以通过耗散结构理论描述覆岩裂隙化程度与采空空间之间关系;孔隙压力熵可以描述采动覆岩裂隙体系统在由自然状态向采动状态逐步演化的"熵减"现象;孔隙压力熵的二次变分随开采尺度演化曲线的斜率为系统在远离平衡态非线性区的超熵产生,并以此为指标可判断系统在外界约束条件变化下的3种演化趋势,揭示了系统隔水性能在临界开采尺度下的失稳阈值效应。

论文目录

• 1 采动覆岩裂隙的动态发育过程
• 2 覆岩裂隙体系统演化耗散结构特征
•   2.1 覆岩裂隙体系统演化过程的复杂开放性
•   2.2 采动裂隙演化的非平衡有序结构特征
•   2.3 各要素间的非线性关系
•   2.4 随机涨落对采动覆岩裂隙分布的影响
• 3 基于裂隙分形维数的覆岩裂隙体系统演化
• 4 覆岩裂隙体系统采动失稳突变性与阈值效应
•   4.1 采动覆岩裂隙体系统演化中的熵变
•   4.2 采动覆岩裂隙体系统采动失稳动力学解析
• 4结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 范钢伟,张东升,陈铭威,张世忠

关键词: 采动,裂隙,耗散结构,分形,突变失稳

来源: 采矿与安全工程学报 2019年06期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室

基金: 国家重点基础研究发展计划(973)项目(2015CB251600),国家自然科学基金项目(51774268,51974291),江苏省“青蓝工程”项目,江苏省优势学科平台项目

分类号: TD325

DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2019.06.004

页码: 1093-1101

总页数: 9

文件大小: 1258K

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