流体在岩石材料可以极其复杂的主要是因为multiphysical并发效果的过程,例如,地质变形、液压流动、化学反应,和热膨胀/收缩。对流体流动行为的理解是许多工程领域具有重要意义,如采矿工程、土木工程、地热工程、浪费和有限公司2地质封存,石油工程(1- - - - - -4]。这个特殊的问题旨在解决关键技术问题和有关上述领域的重大挑战。摇滚是一种不均匀材料包含自然骨折由于地质沉积和折叠。产生的裂缝网络诱导裂缝的扩张与天然裂缝的交叉是复杂的5]。因此,它是至关重要的理解流体在岩石材料的机制。

水和天然气两种最常见的流体在岩石工程,导致许多岩石工程的安全问题,例如,在采矿、突水、瓦斯突出和不稳定的边坡工程(6,7]。最近,大量的研究集中在流体在岩石材料,包含理论分析、实验室试验、数值模拟(8- - - - - -11]。

瓦斯突出可能是最重要的对地下煤炭开采的威胁,往往造成灾难性的后果。使用钻孔瓦斯抽放是一种常见的实践,和重要流程已经在过去的几十年里。c .风扇等人数值研究理性水井安排卸货的天然气开采煤层。研究结果表明,保护煤层的渗透性可以表现为不同的区域,气体压力下降最慢的permeability-reduced区。

岩爆是地下深处发掘一个重要的问题。t .局域网等人研究了主应力及浓度系数之间的关系(例如,k1,k2,k3)的重力压力揭示岩爆机制。结果表明,释放的能量破坏煤的趋势与渗透率的变化,具有良好的一致性和注水可以减少应力集中和能量集中的岩爆系统。

水力压裂法,是一种有效的刺激方法,广泛用于提高非常规天然气生产,如页岩气、致密砂岩气、煤层气。最近,很多研究人员调查的影响传播的压裂液液压骨折。y高等人进行了压裂实验和数值模拟的红色砂岩利用水和氮气。结果表明,分解压力的氮气压裂压裂是60%的水。氮气压裂还会导致更大的体积应变和更复杂的断裂模式就数量而言,裂缝的长度和宽度。y浩等人建立了弹塑性软化损伤模型软煤层水力压裂过程中,考虑了更低的弹性模量和抗拉强度和更高的孔隙压缩系数和塑性变形。结果表明,fracture-influenced半径增加迅速增加注入量。达到最大值后,fracture-influenced半径减小缓慢注入率的进一步提高。最后,它保持不变。fracture-influenced半径迅速增加最初在特定的时间,然后慢慢增加注射时间。

在采矿开挖,它具有十分重要的意义理解的机制塌顶巷道和关注巷道支架。屋顶和岩层的研究和努力理解支持控制是一种有效的方法。w l。沈等人使用了一种实验方法在平面应力条件下的力学行为模拟岩层在挖掘基于2 d物理模型。结果表明,硬顶向下弯曲,骨折,激活先后屈服,直到能够支持上覆负荷。的支承应力诱导煤柱载荷转移的僵硬的比在其他岩石保留条目在放大,和上覆负荷高于固有的区域对unworked-out区域负载效应。当坚硬顶板处于激活状态,动态产生的压力是硬顶激活,这是验证了声发射信号的突变。美国顾等人研究了塌顶事故的发生机理,提出了一种新的支持设计,包括锚电缆更合理的安排和螺栓、螺栓与全长锚固适用于破解,富含水分的巷道,高强度锚线,纵横交错钢带。

突水是一个常数关心隧道和地下采矿业务。突水发生在骨折(我)传播和相互连接,(ii)形成一个导电裂缝网络,和(3)连接的承压水源。b .张和z林提出了一个通用的计算方法,流沙灾难通过钻孔基于流体力学的方法。应用和推广这种方法,法律的影响出水量体积通量的含水层的性质进行了讨论。使用的通用计算方法可以适当体积通量计算流沙灾难通过钻孔。

z朱等人提供了一个有效的解决方案为提高采油布朗领域结合的严谨的数学性质有限体积模拟和streamline-based洪水管理的力量。h·李研究了渗流特性和孔隙结构的屋顶和地板地层富含水分在煤层。结果表明,煤层的裂隙承压水有很强的关系总应力-应变渗透率和孔隙结构的发展特点的屋顶和地板层。

h和l .王不稳定渗流理论研究中的突水机制断裂的地质构造使用一个新的实验系统,揭示渗透时间和损失的分布质量不同的Talbol力量指数。时变规则的水压力、水流、失去质量,孔隙度也显示通过的结果。

x史等人进行了非线性渗流屋顶上煤层的裂隙砂岩试验研究渗流压力的影响,孔隙度,分形维数与自主研发的实验系统。

c .江泽民等人提出了一个解析解的渗流场水岩溶隧道基于复杂函数的反演和地下水水力学理论,认为隧道和洞穴之间的距离的大小洞穴,和衬砌结构的性质。结果表明,洞穴的半径是常数时,压头和渗流量减少隧道和洞穴之间的距离增加。距离是常数时,压头和渗流量随着半径的增加而增加的洞穴。随着初始支持的厚度增加,压头逐渐增加和渗流减少。

重大颗粒的作用下岩石的渗透率变异液压压实区域和路径的形成已经被报道。

c·李等人使用一个EDEM-FLUENT耦合仿真系统来实现数值模拟研究变质量渗透的破碎岩体在不同胶结情况下,和时间变化规律参数如孔隙度和渗透率和质量损失率侵蚀作用下的破碎的岩石标本。结果表明,破碎的岩石标本的渗透率变化下粒子迁移效应可以分为不同的阶段。标本馅料不断迁移和跑水侵蚀效应下,孔隙度和渗透率快速增加,然后趋于稳定。胶结程度对破碎岩体的渗透性具有重要影响。

r . Gui等人使用沙列接种土著微生物调查期间bioclogging放射性废水渗流的影响。水力梯度、体积流量和铀酰离子浓度随着时间的推移被监控。结果表明,传播黑曲霉可以堵塞渗流通道,有效吸附放射性废水的铀酰离子在多孔介质中,它提供了一个合适的测量控制铀尾矿水库的放射性流出物的迁移到地下环境中。

y金等人研究了粒度的影响混合物(分布)和应力状态的力学行为的灌浆碎煤标本自行设计灌浆设备、发现的平均斜率值σp- - - - - -σ3曲线的灌浆标本不同粒度混合比的都大σr- - - - - -σ3曲线。此外,它也被发现,灌浆加固效果的相关标本劈裂灌浆模式(发生在大多数大型标本)似乎比与渗透(灌装)灌浆模式(在大多数小标本)。

研究包括在特殊问题方面的代表有前途的流程领域的理论和他们的直接应用。然而,仍然有许多关键问题和挑战,需要进一步改善。列出了其中一些如下:(1)目前排水实践似乎没有有效地解决这些挑战就是明证全球瓦斯突出事故的继续发生。更好的理解和新实践仍然是需要的。(2)尽管侵入机制是相当明确,技术或方法来量化突水和准确预测侵入发生的时间似乎没有可用的。(3)岩石材料的变形与流体萃取通常是与时间有关的。蠕变的影响和破坏脆弱的岩石上尚未深入研究的文献。

总的来说,这个特殊的问题只针对一些关键问题相关的能源和资源领域。我们希望这些研究有助于达到更好的理解这一复杂,设计更有效的模式,提高操作的安全性和效率。

的利益冲突

编辑们宣称他们没有利益冲突有关的出版这个特殊的问题。

确认

这个特殊的问题是由中国国家自然科学基金(51804339)。我们要感谢读者关注这个话题,作者提交了他们优秀的手稿这个特殊的问题,和裁判把宝贵的时间花费在审查每一个手稿。我们也要感谢他们的贡献的所有编辑的审查和分配评论提交的手稿。

丹马
中陈
燕彭
Mohsen s Masoudian