静水压下脉冲放电冲击波特性及其岩体致裂研究
| 摘要 | 第3-5页 |
| ABSTRACT | 第5-8页 |
| 第一章 绪论 | 第13-33页 |
| 1.1 选题背景及意义 | 第13-16页 |
| 1.1.1 煤层气开发现状及制约因素 | 第13-15页 |
| 1.1.2 新型高压脉冲放电致裂技术 | 第15页 |
| 1.1.3 研究意义 | 第15-16页 |
| 1.2 高压脉冲放电致裂技术研究现状 | 第16-30页 |
| 1.2.1 传统煤层气储层致裂技术综述 | 第16-19页 |
| 1.2.2 水中高压脉冲放电研究现状 | 第19-26页 |
| 1.2.3 高压脉冲放电致裂研究现状 | 第26-29页 |
| 1.2.4 存在的主要问题 | 第29-30页 |
| 1.3 研究内容、方法及技术路线 | 第30-33页 |
| 1.3.1 研究内容 | 第30-31页 |
| 1.3.2 研究方法 | 第31-32页 |
| 1.3.3 技术路线 | 第32-33页 |
| 第二章 静水压下脉冲放电致裂煤岩体机理研究 | 第33-55页 |
| 2.1 高压脉冲放电击穿机理 | 第33-39页 |
| 2.1.1 击穿形式的划分 | 第33-35页 |
| 2.1.2 放电电压对击穿延时的影响规律 | 第35-36页 |
| 2.1.3 静水压对击穿延时的影响规律 | 第36-37页 |
| 2.1.4 击穿效率及电学参数分析 | 第37-39页 |
| 2.2 等离子体通道膨胀机理 | 第39-42页 |
| 2.2.1 静水压下的通道膨胀做功 | 第40-41页 |
| 2.2.2 击穿延时与冲击波峰值压力的关系 | 第41页 |
| 2.2.3 膨胀冲击波机械能转化效率 | 第41-42页 |
| 2.3 水中脉冲放电冲击波传播机理 | 第42-44页 |
| 2.3.1 水下冲击波传播基本理论 | 第42-43页 |
| 2.3.2 静水压下的冲击波衰减规律 | 第43-44页 |
| 2.4 脉冲放电冲击致裂机理 | 第44-54页 |
| 2.4.1 深水爆破致裂机理 | 第45-48页 |
| 2.4.2 裂纹动态强度因子及起裂判定 | 第48-52页 |
| 2.4.3 多次冲击下的煤岩体损伤分析 | 第52-54页 |
| 2.5 本章小结 | 第54-55页 |
| 第三章 高压脉冲放电冲击致裂实验系统研制 | 第55-75页 |
| 3.1 冲击波特性实验台基本原理 | 第55-58页 |
| 3.1.1 脉冲放电电路工作原理 | 第55-56页 |
| 3.1.2 冲击波特性监测原理 | 第56-57页 |
| 3.1.3 电学参数监测原理 | 第57-58页 |
| 3.2 冲击波特性实验台组成及功能 | 第58-65页 |
| 3.2.1 高压脉冲放电系统 | 第59-61页 |
| 3.2.2 承压管道系统 | 第61-63页 |
| 3.2.3 测试系统 | 第63-65页 |
| 3.3 冲击波特性实验台组建及其抗干扰措施 | 第65-69页 |
| 3.3.1 实验台组建与调试 | 第65-67页 |
| 3.3.2 实验台测试系统主要干扰源 | 第67页 |
| 3.3.3 实验台抗干扰措施 | 第67-69页 |
| 3.4 高压脉冲放电致裂实验台研制 | 第69-73页 |
| 3.4.1 脉冲放电致裂实验台的组成 | 第69-71页 |
| 3.4.2 对极式电极设计 | 第71-72页 |
| 3.4.3 电极密封装置设计 | 第72-73页 |
| 3.5 本章小结 | 第73-75页 |
| 第四章 高压脉冲放电冲击波特性实验 | 第75-95页 |
| 4.1 冲击波特性实验方案 | 第75-77页 |
| 4.1.1 参数设置 | 第75-76页 |
| 4.1.2 实验步骤 | 第76-77页 |
| 4.2 冲击波的产生与传递 | 第77-79页 |
| 4.2.1 脉冲放电冲击波的产生 | 第77-78页 |
| 4.2.2 管道中的冲击波传递 | 第78-79页 |
| 4.3 放电电压对冲击波特征的影响规律 | 第79-85页 |
| 4.3.1 放电电压对电学参数的影响 | 第79-82页 |
| 4.3.2 放电电压对冲击波峰值压力及波速的影响 | 第82-83页 |
| 4.3.3 放电电压对机械能转化效率的影响 | 第83-85页 |
| 4.4 静水压对冲击波特征的影响规律 | 第85-89页 |
| 4.4.1 静水压对电学参数的影响 | 第85-86页 |
| 4.4.2 静水压对冲击波峰值压力及波速的影响 | 第86-88页 |
| 4.4.3 静水压对机械能转化效率的影响 | 第88-89页 |
| 4.5 冲击波峰值压力拟合及对照 | 第89-92页 |
| 4.5.1 峰值压力经验公式拟合 | 第89-90页 |
| 4.5.2 冲击波压力数据对照 | 第90-92页 |
| 4.6 本章小结 | 第92-95页 |
| 第五章 高压脉冲放电岩体致裂实验 | 第95-109页 |
| 5.1 致裂试样的制备 | 第95-97页 |
| 5.1.1 材料配比与试样制作 | 第95-96页 |
| 5.1.2 混凝土试样力学性质测试 | 第96-97页 |
| 5.2 脉冲放电致裂实验方案 | 第97-100页 |
| 5.2.1 参数设置 | 第97-98页 |
| 5.2.2 实验步骤 | 第98-100页 |
| 5.3 脉冲放电致裂裂纹扩展规律分析 | 第100-106页 |
| 5.3.1 地应力对裂纹扩展的影响 | 第101-103页 |
| 5.3.2 静水压对裂纹扩展的影响 | 第103-104页 |
| 5.3.3 放电参数对裂纹扩展的影响 | 第104-106页 |
| 5.4 本章小结 | 第106-109页 |
| 第六章 脉冲放电冲击波对岩体致裂的数值分析 | 第109-127页 |
| 6.1 颗粒流(PFC)数值计算原理 | 第109-114页 |
| 6.1.1 PFC基本方程 | 第110-112页 |
| 6.1.2 PFC接触本构模型 | 第112-113页 |
| 6.1.3 PFC冲击致裂原理 | 第113-114页 |
| 6.2 PFC冲击致裂模型的建立 | 第114-119页 |
| 6.2.1 PFC冲击致裂模型建立的基本假设 | 第114-115页 |
| 6.2.2 PFC岩体模型的建立 | 第115-117页 |
| 6.2.3 等能量冲击波波形的建立 | 第117-119页 |
| 6.3 PFC冲击致裂裂纹扩展规律分析 | 第119-125页 |
| 6.3.1 单次冲击下的裂纹扩展及岩体振动分析 | 第119-122页 |
| 6.3.2 多次冲击下的裂纹扩展分析 | 第122-124页 |
| 6.3.3 预裂纹中含静水压岩体致裂分析 | 第124-125页 |
| 6.4 本章小结 | 第125-127页 |
| 第七章 结论及展望 | 第127-131页 |
| 7.1 结论 | 第127-129页 |
| 7.2 不足 | 第129页 |
| 7.3 展望 | 第129-131页 |
| 参考文献 | 第131-145页 |
| 致谢 | 第145-147页 |
| 攻读学位期间获得的科研成果 | 第147-151页 |
| 博士学位论文独创性说明 | 第151页 |
