[发明专利]基于CT扫描的预测应力加载条件下煤体渗透率的方法

摘要

本发明提供了一种基于CT扫描的预测应力加载条件下煤体渗透率的方法，解决了变形煤体渗透率计算的技术问题，该方法步骤包括：A.制作煤样试件，进行单轴压缩实验，同时对煤样试件进行CT扫描；B.采用数字地形模型法进行阀值分割，得到煤样试件的阀值，将CT扫描图像导入建模软件建立三维数值模型；C.将三维数值模型导入有限元分析软件中并设置渗流条件；D.对三维数值模型施加多个压力梯度值▽P，设置初始流动速度v₀，调整▽P和v₀参数，得到多个渗流模型；E.将渗流模型导入有限元软件中模拟计算，得到计算结果；F.将计算结果导入数据处理软件中，沿渗流方向等距提取渗流速度，得到渗流速度和压力梯度的关系，计算渗透率。

主权项

1.基于CT扫描的预测应力加载条件下煤体渗透率的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA.制作煤样试件，进行单轴压缩实验，同时对煤样试件进行CT扫描；/nB.采用数字地形模型法进行阀值分割，并得到煤样试件的阀值，将CT扫描图像导入Simpleware软件中建立三维数值模型；所述煤样试件的阀值包括：将CT扫描图像转化为数字地形模型，表示孔裂隙体积和煤体总体积，孔裂隙体积与煤体总体积的比值作为孔隙率；建立孔隙率和图像灰度值的函数关系，计算孔隙率函数所有极小值中的最大值，作为CT扫描图像的阀值；/nC.将三维数值模型导入HyperMesh软件中并设置渗流条件；其中水场模拟选用MAT-NULL本构模型，空气场模拟中选用MAT-VACUUM空隙材料模型，煤体模拟选用拉格朗日算法作为运算方法；所述渗流条件包括水场模拟、空气场模拟和煤体模拟；设置流体沿一个方向流动，在流动方向上的两个侧面施加垂直于流动方向的两个方向的约束，在另外四个侧面施加固定约束；通过布置线性多项式状态方程为水头处流体的运动提供压力；/nD.对三维数值模型施加多个压力梯度值▽P，设置初始流动速度v₀，调整▽P和v₀参数分别模拟，得到渗流模型；所述压力梯度值▽P的选择范围为0～300Pa/mm；所述初始流动速度v₀的选择范围为0.01～0.09mm/s；/nE.将渗流模型导入Ls-dyna软件中模拟计算，得到计算结果；/nF.将计算结果导入HyperView软件中，沿渗流方向等距提取渗流速度，得到渗流速度和压力梯度的关系，计算渗透率。/n