多场耦合作用下煤岩损伤演化时效机理

随着浅部资源的减少和枯竭，越来越多的矿山转入深部开采。深部岩体所处的“三高”环境(高应力、高流体水压力、高地温)环境是孕育矿山动力灾害的天然温床，揭示深部“三高”条件下岩石的损伤与破裂机理是深部开采所面临的关键性科学问题。课题组以岩体的损伤演化过程为主线，建立了岩体损伤过程中的热流固(THM)耦合模型，并研发了数值模拟系统；结合深部核废料地质处置等工程问题研究了温度渗流应力耦合作用下岩石蠕变与应力松弛失稳破坏过程及机理；构建了损伤煤层中瓦斯运移的热流固耦合模型，研究了瓦斯运移过程中的热流固耦合效应，为现场瓦斯抽采设计提供了理论依据。

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科研课题

• 基于采动岩体大数据的围岩损伤及失稳控制机理研究，国家自然科学基金面上项目（51874069 ) ,2019-2022，项目负责人:朱万成

• 基于连续-非连续模型的超临界CO2压裂页岩增透机理研究，国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目(51761135102 ) ,2018-2020，项目负责人:朱万成

• 温度渗流应力耦合作用下脆性岩石蠕变特性及蠕变机理研究，国家自然科学基金面上项目(51474051 ) ,2015-2018，项目负责人:徐涛

• 变温条件下损伤煤层中瓦斯解吸扩散渗流过程耦合模型，国家自然科学基金青年项目（51304037 ) ,2014-2016，项目负责人:魏晨慧

• 渗流应力耦合作用下深部岩石工程围岩的时效变形与细观失稳机理研究，国家自然科学基金面上项目(41172265 )，2012-2015，项目负责人:徐涛

代表性论著

• Tao Xu*, Meng Fu, Sheng-qi Yang, Michael J. Heap, Guang-lei Zhou. A numerical meso-scale approach to damage and fracturing of sandstone under cyclic loading. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2021, 54(9): 4569-4591.

• Zhu WC*, Liu LY, Liu J, et al. Impact of gas adsorption-induced coal damage on the evolution of coal permeability. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2018, 101: 89-97.

• Teng-Fei Fu, Tao Xu*, Philip G. Meredith, T.M. Mitchell, Michael J. Heap, Yoshitaka Nara. A meso-mechanical approach to time-dependent deformation and fracturing of partially saturated sandstone. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2021, 145. doi.org/10.1016/j.ijrmms. 2021. 104840

• Xian-yang Yu, Tao Xu*, Michael J. Heap, Patrick Baud,Thierry Reuschlé, Zhen Heng,Wan-cheng Zhu,Xing-wei Wang.Time-dependent deformation and failure of granite based on the virtual crack incorporated numerical manifold method.Computers and Geotechnics 2021. Vol.133. https://doi.org/10.1016/ j.compgeo.2021.104070

• Zhu WC*, Wei CH, Liu J, Xu T, Elsworth D. Impact of gas adsorption induced coal matrix damage on the evolution of coal permeability. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2013, 46: 1353-1366.