博士前沿讲座论文剖析.docx

博士专题讲座 博士专题讲座请来了在自己研究领域比较有成果的老师为我们上课，这是一个难得了解力学专业前沿研究的机会。上课之后发现每一个老师都是将自己的现有成果展示给我们，从中我们了解了很多，同时也给即将也终将从事科研的我们很大的启发和帮助。它开拓了我们的思维，拓展了我们的事业，激发我们对科研研究的兴趣。当然，课程学习中老师都很敬业，把自己所长都给我们展示了一遍，我就自己印象比较深刻的几次谈谈自己的感受。 首先，是陈占清老师讲的采动岩体渗流力学，说的是它是采动岩体力学的分支：力学与采矿工程结合产生了矿山工程力学。矿山工程力学主要研究煤层开采后岩体（巷道或工作面围岩，简称围岩）中各种机械运动与非机械运动的行为。因此，采动岩体力学是矿山工程力学的主干学科，甚至可以说采动岩体力学等同于矿山工程力学。经过矿山科技工作者的不解努力，采动岩体力学形成了三大分支，分别为采动岩体结构力学、采动岩体渗流力学和采动岩体动力学。力学与采矿工程结合产生了矿山工程力学。矿山工程力学主要研究煤层开采后岩体（巷道或工作面围岩，简称围岩）中各种机械运动与非机械运动的行为。因此，采动岩体力学是矿山工程力学的主干学科，甚至可以说采动岩体力学等同于矿山工程力学。经过矿山科技工作者的不解努力，采动岩体力学形成了三大分支，分别为采动岩体结构力学、采动岩体渗流力学和采动岩体动力学。岩石动力学的含义：研究岩石在动载荷或周期性变化载荷作用下的基本力学性质及其工程效应的科学分支，分为波的传播规律和岩体动力学变形和强度性质。其中动载荷一般有如下分类：在防护工程中有地震、核武器冲击与爆炸、常规武器的冲击与爆炸。工程爆破引起的地面运动；边坡；岩基；隧洞的动力稳定。列车行进中的振动，机器基础的振动和冲击，水库诱发地震，潮汐与风浪力，岩爆等。并且岩石静力学与动力学的主要区别在于应变率，应变率介于10~104的变形运动属于岩石动力学研究范畴，应变率大于104则属于物理力学的研究范围。 采动岩石渗流力学与地下水动力学并不一样，前者主要是考虑流体在采动岩体中流动的稳定性。它是建立在渗流失稳假说基础上的年轻学科，例如煤矿常发的突水、瓦斯突出、突水溃沙等自然灾害是渗流失稳的体现，而渗流失稳的机制在于渗流系统的非线性和参变性（系统控制参量随时间变化）。渗流系统的非线性环节既体现在渗透剂中，也体现在渗透质中。当渗透剂为非Newton流体时，即便是均匀的孔隙介质，渗流的动量守恒方程也是非线性的。当渗透质为低孔隙度致密岩石或粗糙裂隙时，即便渗透剂为水，渗流的动量守恒方程也是非线性的。非线性渗流系统的稳定性是由渗透性参量决定的，一个渗透性参量时变的渗流系统很可能发生结构失稳（分岔）和运动失稳。渗透性参量时变的机制在于固体变形对渗透性参量的决定性影响。当然渗流失稳假说的数学基础是结构稳定性理论，结构不稳定的系统在物理上是不存在的，渗流失稳是流体在多孔介质中流体形态的转变。它研究的方向主要有以下几个方面：岩体非Darcy渗流系统的结构稳定性；采动岩体非Darcy渗流系统的动力学响应；伴随着扩散、对流、解吸和化学反应的渗流系统动力学响应；岩体变形与渗流耦合系统动力学行为；变质量岩体渗流；非Newton流体渗流；多相流体和多组分流体渗流。 那么研究中所需要的试验：主要用到的渗透质有圆柱形岩样、裂隙岩样、恒定质量破碎岩样、变质量破碎岩样、圆板形岩样，所用的渗透剂有水、瓦斯，水沙等。 圆柱形岩样渗透试验：破坏过程渗透试验技术已经相当的完善，主要是由于仪器的定型和普及。并且在这方面渗透研究成果极为丰富，研究的关注点主要是不同矿区的渗透性差异。 岩石裂隙水沙渗透试验：该试验中由于水沙互不相容，沙子沉积于水的下部，需要搅拌才能流动到岩石裂隙中，因此在这个实验过程中搅拌尤为重要，常用的搅拌器有：磁力搅拌器、气动搅拌器、机械搅拌器、电动搅拌器、压缩空气搅拌、泵搅拌。 破碎岩石渗透试验：堆石料的渗透试验→承压破碎岩石渗透试验→承压破碎岩石渗透—蠕变试验→破碎岩石水沙两相渗透试验 → 考虑质量流失的破碎岩石渗透试验→考虑质量流失的胶结破碎岩石渗透试验。 圆盘形（弯曲和剪切）岩样渗透试验：弯曲/剪切岩样的一侧具有空腔，破坏后空腔中可以被液体占据，也可被固体占据。岩样中部分材料脱离母体，流量瞬间增大到泵的最大流量。弯曲/剪切岩样渗透试验的难点在于渗流速度的计量或计算。只能得到流量-压力差曲线，难以提取到渗透率。 采动岩体渗流系统它是一个非线性的，行为比较复杂的系统：采动岩体渗流系统存在着各种非线性环节并且多种运动形式之间相互影响、不可解耦，因此采动岩体渗流系统的非线性和复杂行为成为采动岩体渗流力学的重要研究课题。采动岩体渗流系统非线性行为的主要数学基础是微分动力系统的分岔理论。分岔理论认为非线性微分动力系统的结构稳定性受控于系统的参量，