CN108375535B - 基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，属于煤炭开采技术领域，包括确定试样峰后岩石应力的渗透特性值；将试样原型试验的渗透特性值换算为渗透系数；将渗透系数转化为模型相似渗透系数；采用软管为模型试验材料，确定模型所需软管长度和软管数量；不同加载值下的软管渗透系数对应模型相似渗透系数，根据目标加载值确定软管直径；确定模型试验各岩层埋深位置处的力值；根据目标加载值和力值关系确定流固耦合试验模型；根据所述流固耦合模型进行流固耦合试验。该流固耦合试验同时满足力学性质和材料渗透特性，实现渗流场和重力场的耦合模型试验的研究，以满足实际生产的要求。
Description
技术领域
本发明属于煤炭开采领域，更具体地说，是涉及一种基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法。
背景技术
近年来，由于中国经济的快速发展，推动了土木工程行业的发展，尤其是地表及地下建筑物快速兴建和各类矿产资源的开采成为了行业新热点。对交通隧道而言，有过去的浅埋山岭隧道到现在的深埋交通隧道和海底隧道，有过去的城市地上道路到现在的地下交通运输线路，有过去的浅埋煤层开采到现在的深部岩层煤炭开采，以及深部资源开采、放射性废料地质深埋处理等工程。随着工程施工向深部的转移，地下深部岩层赋存环境的复杂性，深部资源的开采及高深隧道的开挖还会引起地应力的释放，使得施工环境变得更加复杂，施工技术难度更大，涉及到多场耦合问题，现有理论基础不能满足实际工程的需要，由于现场试验比较危险，且需要大量的时间和资金，单纯依靠理论的推导和数值模拟方面的计算无法验证其正确性，尤其对于流固耦合问题的研究涉及的学科较多，理论推导和数值模拟具有一定的局限性。
对煤矿而言，深部煤层的开采受到煤层顶底板水压的危害较大，煤层开采遇到陷落柱、断层等特殊地质构造时，由于陷落柱具有潜伏性、突发性，在开采过程中极易受到扰动，使得陷落柱变得松散，其导水性能变得更加强烈，当陷落柱位于发育地下水压较大时，陷落柱是良好的天然导水通道，当煤层开采过程中，煤层顶底板有导水裂隙发育时，或导水裂隙与陷落柱贯通时，极易发生煤矿突水事故，造成淹井事故，使人员伤亡惨重和经济损失严重，一直困扰实际工程的施工。众多科研人员虽然经过不断的研究，由于现场试验难度大，现阶段大部分都是通过理论推导、室内试验和数值模拟进行研究。现阶段对煤矿类问题的试验研究主要应用模型试验进行研究分析，对于流固耦合模型试验装置的研究相对较少，实施起来相对难度较大，这方面主要受相似模型试验材料的影响，对于流固耦合模型而言，相似材料的透水特性的控制与力学性质的控制二者相对矛盾、冲突，通过相似模型试验进行试验研究，由于模型试验所用的相似材料具有遇水后力学性质丧失，大部分该类模型试验时，都不能施加水因素的影响效应，满足相似材料的渗透特性时其力学性质不能满足原始试验的要求；满足力学性质试验时其渗透特性不能满足试验要求，导致目前室内相似模型试验的研究主要考虑单一重力场的影响因素，对渗流场和重力场的耦合模型试验研究较少，难以满足实际生产的要求，从而导致现阶段模型试验与现场试验存在差距，试验得出的结论不符合客观规律。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，旨在解决现阶段模型试验与现场试验存在差距，确保模拟试验同时满足力学性质和材料渗透特性，实现渗流场和重力场的耦合模型试验的研究，以满足实际生产的要求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，包括以下步骤：
S1：现场取得试样,确定试样峰后岩石应力的渗透特性值Kn；
S2：将试样原型试验的渗透特性值Kn换算为渗透系数Kmn；
S3：根据相似定理，将渗透系数Kmn转化为模型相似渗透系数Ki；
S4：采用软管为模型试验材料，根据相似定理，确定模型所需软管长度B和软管数量m；
S5：选择不同直径软管进行试验，得到不同加载值与软管渗透系数Kij的对应关系，获取模型相似渗透系数Ki对应的目标软管渗透系数Kij，根据目标软管渗透系数Kij从对应关系中确定目标加载值P，根据目标加载值P确定软管直径Dn；
S6：根据选择的软管直径Dn、所需软管长度B和软管数量m所对应的软管进行建立流固耦合模型；
S7：确定模型试验各岩层埋深位置处的力值F；
S8：根据目标加载值P和力值F关系确定流固耦合试验模型；
S9：根据所述流固耦合模型进行流固耦合试验。
进一步地，步骤S1中现场取得试样包括各个岩层及陷落柱位置关系的实际工程资料，所获取的试样为多份，并依次指定编号,依次完成所有试样的渗透特性Kn的测量。
进一步地，步骤S2中将试样原型试验的渗透特性值Kn换算为渗透系数Kmn，转化公式为：
μ为试验流体的粘度；γ为试验流体的容重。
进一步地，步骤S3中利用相似定理，推导渗透系数相似比尺CK,转化公式为：
式中CL为几何相似比尺；Cγ容重相似比尺；
根据渗透系数相似比尺CK，将原型试验的渗透系数Kmn转化模型试验的模型相似渗透系数Ki，转化公式为：
进一步地，步骤S4中采用软管为模型试验材料，根据实际开采总长和每次步距，并利用相似定理，确定模型所需软管长度B和软管数量m。
进一步地，步骤S5中选择不同直径软管进行试验，软管进行进水处理，进水口与软管有一定高度差Δh，计算软管两端的压力差p，公式为：
p＝ρgΔh
ρ为水的密度；g重力加速度；
记录不同直径软管出水端单位时间内通过的水量Q；
计算不同直径的软管在不同加载值下的软管渗透系数Kij，公式为：
A为软管的截面积；L为不同加载值作用下的软管长度；Vw为水的容重；
用不同加载值下的软管渗透系数Kij与模型相似渗透系数Ki比对，找出相互匹配的软管渗透系数Kij的值，根据软管渗透系数Kij的值确认目标加载值P，根据公式
反向推理得到软管的截面积A，并根据软管的截面积A确定软管直径Dn。
进一步地，所述步骤S6中，根据由相似定理推导所需软管长度B、软管数量m，根据比对模型相似渗透系数Ki和软管渗透系数Kij选择的对应目标加载值P，推导软管直径Dn，根据主关键层、亚关键层的位置关系并参考需要研究的原型试验的长、宽的实际工程资料，确定模型试验箱的长度l和宽度b，建立流固耦合模型。
进一步地，步骤S7中，首先确定模型试验装置中各岩层不同埋深位置处的竖向应力σh；当试验模型上部不施加外部荷载f时，可知模型岩层的竖向应力公式为：
γi为岩层的容重；hi为岩层的竖向高度；
则模型试验岩层埋深位置的力值F为：
B为埋设软管的长度值；Dn为软管直径；
当试验模型上部施加外部荷载f时，假设施加的外部荷载f为均匀分布，则均匀强度为：
可知模型岩层的竖向应力公式为：
则模型试验岩层埋深位置的力值F为：
B为即埋设软管的长度值；Dn为软管直径。
进一步地，步骤S8中，根据目标加载值P和力值F关系确定流固耦合试验模型包括：
当F≥P时，此时流固耦合试验模型选取的软管能满足试验要求，直接使用即可；
当F≤P时，此时流固耦合试验模型选取的软管不能满足试验要求，需要在软管上部加上特殊钢化薄片加压软管，钢化薄片的宽度d与所加压软管的直径Dn相同，钢化薄片的长度c为：
本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，根据峰后岩石应力原型试验的渗透特性值Kn换算渗透系数Kmn，利用相似定理，得出模型相似渗透系数Ki，采用软管为模型试验材料，根据相似定理，确定模型所需软管长度B和软管数量m，选择不同直径软管进行试验，得到不同加载值与软管渗透系数Kij的对应关系，获取模型相似渗透系数Ki对应的目标软管渗透系数Kij，根据目标软管渗透系数Kij从对应关系中确定目标加载值P，根据目标加载值P确定软管直径Dn；根据选择的软管直径Dn、所需软管长度B和软管数量m所对应的软管进行建立流固耦合模型；确定模型试验各岩层埋深位置处的力值F；根据目标加载值P和力值F关系确定流固耦合试验模型；根据所述流固耦合模型进行流固耦合试验。该流固耦合试验同时满足力学性质和材料渗透特性，实现渗流场和重力场的耦合模型试验的研究，以满足实际生产的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的流程图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
参考图1，图1为本发明实施例提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的流程图，现对本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法进行说明。所述基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，包括以下步骤：
S1：现场取得试样,确定试样峰后岩石应力的渗透特性值Kn。
其中，试样是根据实际工程状况获取的真实的地址资料，包括不同岩层的岩石岩样和陷落柱的位置关系等。
S2：将试样原型试验的渗透特性值Kn换算为渗透系数Kmn。
其中，渗透系数Kmn是综合反映岩层渗透能力的指标重要指标，要建立计算渗透系数Kmn的精确理论公式比较困难，通常可通过试验测算出渗透特性值Kn，再通过渗透特性值Kn换算渗透系数Kmn。
S3：根据相似定理，将渗透系数Kmn转化为模型相似渗透系数Ki。
其中，首先根据相似定理，推导渗透系数相似比尺CK，再利用渗透系数相似比尺CK将渗透系数Kmn转化为模型相似渗透系数Ki。
S4：采用软管为模型试验材料，根据相似定理，确定模型所需软管长度B和软管数量m。
其中，根据实际工程状况，确定开采总长和每次步距，利用相似定理转换为模型试验材料软管的长度B和数量m。
S5：选择不同直径软管进行试验，得到不同加载值与软管渗透系数Kij的对应关系，获取模型相似渗透系数Ki对应的目标软管渗透系数Kij，根据目标软管渗透系数Kij从对应关系中确定目标加载值P，根据目标加载值P确定软管直径Dn。
其中，选择不同直径的软管进行渗透系数的试验，利用渗透系数的试验公式推导出不同加载值下不同直径软管的渗透系数Kij，用不同加载值下的软管渗透系数Kij与模型相似渗透系数Ki比对，找出相互匹配的软管渗透系数Kij的值，根据软管渗透系数Kij的值确认目标加载值P，利用渗透系数的试验公式反向推导，软管直径Dn。
S6：根据选择的软管直径Dn、所需软管长度B和软管数量m所对应的软管进行建立流固耦合模型。
其中，建立流固耦合模型还需要根据实际工程资料确定模型试验箱的相关尺寸。
S7：确定模型试验各岩层埋深位置处的力值F。
其中，首先确定各岩层的竖向应力，再根据软管的软管的长度B和直径Dn得到力值F。
S8：根据目标加载值P和力值F关系确定流固耦合试验模型。
其中，根据目标加载值P和力值F的关系，进一步调整流固耦合试验模型。
S9：根据所述流固耦合模型进行流固耦合试验。
本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明专利建立在各类峰后岩石应力与渗透特性值的基础上，通过提供一种模型进行试验，将实际陷落柱突水灾害的原型案例通过相似定理建立相似流固耦合试验模型，在这个过程中，建立峰后岩石应力与渗透特性值对应的关系式，将建立的峰后岩石应力与渗透特性的关系转化为试验装置中的水管数量、直径和长度的关系，并根据实际主关键层、亚关键层的位置关系并参考需要研究的原型试验的长、宽的实际工程资料，确定模型试验箱的长度和宽度，建立流固耦合模型试验的方法，该流固耦合试验同时满足力学性质和材料渗透特性，实现渗流场和重力场的耦合模型试验的研究，以满足实际生产的要求。
进一步地，作为本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的一种具体实施方式，步骤S1现场取得试样，获取真实的地质资料包括各个岩层、陷落柱位置关系的实际工程资料，并一一列举，如表1所示，以实际工程为原型试验对象，进行现场采样；当不能获得实际岩层的取样工作时，可以参考该类峰后岩石渗透性，纳入实际应用。
表1实际所研究含陷落柱地质岩层表
注：表中n表示岩层序号，根据实际地质状况确定陷落柱所在位置。
参考有关岩石渗透性试验规范的要求，对现场采集的试样进行标准化加工，依次对应各岩层进行编号，完成所有试样的加工与制作，利用电液伺服岩石力学试验系统测定现场取样的各类岩层试验的峰后岩石应力的渗透特性试验，试验试样采用标准试样，用聚四氟乙烯热缩塑料薄膜密封，防止渗透过程中油、水混合，试样两端时多孔透水板，试验过程中施加围压和孔隙压力，通过调节孔压控制系统在试样两端形成渗透压差，实现试样在应力状态下的渗透试验，试验过程中的各种参数由计算机自动采集，依次完成所有试样的测量，确定现场岩层试样的峰后岩石应力的渗透特性值Kn如表2所示：
表2各岩层渗透特性值
| 岩层序号 | 岩层序号 | 岩层序号 | 岩层序号 | 岩层序号 | 岩层序号 | 岩层序号 |
| 1 | 2 | …… | 煤层 | …… | n-1 | n |
| ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| 渗透特性 | 渗透特性 | 渗透特性 | 渗透特性 | 渗透特性 | 渗透特性 | 渗透特性 |
| K<sub>1</sub> | K<sub>2</sub> | …… | …… | …… | K<sub>n-1</sub> | K<sub>n</sub> |
进一步地，作为本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的一种具体实施方式，步骤S2将试样原型试验的渗透特性值Kn换算为渗透系数Kmn,
μ为试验流体的粘度；γ为试验流体的容重。
渗透系数又称水力传导系数，在各项同性介质中，渗透系数以张量形式表示，渗透系数愈大，岩石透水性愈强，渗透系数的大小主要不取决于岩土空隙度的值，而取决于空隙的大小、形状和连通性，也取决于流体的粘度和容重，温度变化，流体中有机物、无机物的成分和含量均对渗透系数有影响，此处不考虑温度变化及流体中有机物、无机物的成分含量对渗透系数的影响。
计算结果如表3所示：
表3渗透特性值与渗透系数的关系表
| 渗透特性 | 渗透特性 | 渗透特性 | 渗透特性 | 渗透特性 | 渗透特性 | 渗透特性 |
| K<sub>1</sub> | K<sub>2</sub> | …… | K<sub>i</sub> | …… | K<sub>n-1</sub> | K<sub>n</sub> |
| ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| 渗透系数 | 渗透系数 | 渗透系数 | 渗透系数 | 渗透系数 | 渗透系数 | 渗透系数 |
| K<sub>m1</sub> | K<sub>m2</sub> | …… | K<sub>mi</sub> | …… | K<sub>m(n-1)</sub> | K<sub>mn</sub> |
进一步地，作为本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的一种具体实施方式，步骤S3利用相似定理，推导渗透系数相似比尺CK,转化公式为：
式中CL为几何相似比尺；Cγ容重相似比尺；
几何相似比尺和容重相似比尺的理论基础为相似三定理，利用模型试验研究具体原型问题时，要使模型与原型各部分的尺寸按照同样的比例缩小或放大达到几何相似，即几何相似比尺
对于岩土工程与水工结构的模拟，根据研究范围、规模的不同选取不同的几何相似比尺CL，通常来说，定性模型的几何相似比尺CL通常为100-200，定量模型的几何相似比尺CL一般取20-50，几何相似比尺CL越小反应的真实效果越好；
容重相似比尺Cγ即重量相似比尺Cγ，它是指原型材料容重值与模型所用相似材料容重值的比值大小。
根据相似比尺CK转化公式，原型试验的渗透系数Kmn转化模型相似渗透系数Ki如表4所示：
表4模型试验渗透系数表
依据表4，将原型试验的渗透系数Kmn转化模型渗透系数Ki，
进一步地，作为本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的一种具体实施方式，步骤S4中采用软管为模型试验材料，软管可采用PVC管和弹性较好的橡胶管，本实施例选用PVC管作为试验材料，根据实际开采总长和每次步距，并利用相似定理，确定模型所需软管长度B和软管数量m，软管数量m要根据研究问题的详细程度来进行定量，通常而言，软管数量为开挖步数的整数倍。
进一步地，作为本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的一种具体实施方式，步骤S5中选择不同直径的PVC软管作为试验材料，如表5所示：
表5试验PVC软管类型
| PVC软管1 | PVC软管2 | …… | PVC软管n-1 | PVC软管n |
| D<sub>1</sub>-B<sub>1</sub> | D<sub>2</sub>-B<sub>2</sub> | …… | D<sub>n-1</sub>-B<sub>n-1</sub> | D<sub>n</sub>-B<sub>n</sub> |
注：表中Dn-Bn的Dn表示PVC软管的直径，Bn表示壁厚；
将需要测定渗透系数的PVC软管放置在量程变化灵敏，可控性好的微型加压全自动压力试验机上，进行渗透系数的试验；PVC软管的一端的上方为进水口，进行进水，PVC软管的另一端为排水口，进行排水，进水口与排水口之间有一定高度差Δh，这时软管两端的压力差p为：
p＝ρgΔh
ρ为水的密度；g重力加速度；Δh为进水口和排水口之间的高度差；
采用自动采集水流量的电子秤，测量出水口单位时间内通过的水量Q(m3)，计算不同直径的软管在不同加载值下的软管渗透系数Kij，公式为：
A为软管的截面积；L为不同加载值P作用下的软管长度；Vw为水的容重；
试验过程中需要进行加载值的停留稳值处理，确定不同直径的软管在不同加载值下的软管渗透系数Kij，得出的具体关系如下表6所示：
表6所示为不同加载值下的软管渗透系数Kij
用不同加载值下的软管渗透系数Kij与模型相似渗透系数Ki比对，找出相互匹配的软管渗透系数Kij的值，根据软管渗透系数Kij的值确认目标加载值P，根据公式
反向推理得到软管的截面积A，并根据软管的截面积A确定软管直径Dn。
进一步地，作为本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的一种具体实施方式，步骤S6，根据由相似定理推导所需软管长度B、软管数量m，根据比对模型相似渗透系数Ki和软管渗透系数Kij选择的对应目标加载值P，推导软管直径Dn，依次循环进行铺设，根据主关键层、亚关键层的位置关系并参考需要研究的原型试验的长、宽的实际工程资料，确定模型试验箱的长度l和宽度b，同时考虑实际现场原型工程状况，结合室内模型试验箱结构，确定几何相似比、强度相似比等基本力学参数，并对模型的局部处理，增加测量设备，完成整个模型试验的搭设制作，建立流固耦合模型。
进一步地，作为本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的一种具体实施方式，步骤S7，首先确定模型试验装置中各岩层不同埋深位置处的竖向应力σh，如表7，
表7模型试验岩层竖向应力
当试验模型上部不施加外部荷载f时，由表7可知模型岩层的竖向应力公式为：
γi为岩层的容重；hi为岩层的竖向高度；
则模型试验岩层埋深位置的力值F为：
B为埋设软管的长度值；Dn为软管直径；
当试验模型上部施加外部荷载f时，假设施加的外部荷载f为均匀分布，则均匀强度为：
可知模型岩层的竖向应力公式为：
则模型试验岩层埋深位置的力值F为：
B为即埋设软管的长度值；Dn为软管直径。进一步地，作为本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的一种具体实施方式，步骤S8根据目标加载值P和力值F关系确定流固耦合试验模型包括：
当F≥P时，此时流固耦合试验模型选取的软管能满足试验要求，直接使用即可；
当F≤P时，此时流固耦合试验模型选取的软管不能满足试验要求，需要在软管上部加上特殊钢化薄片加压软管，钢化薄片的宽度d与所加压软管的直径Dn相同，钢化薄片的长度c为：
对比目标加载值P和力值F的关系，需让模型试验上的力值F大于加载值P时，才能满足试验要求，若模型试验上的力值F小于加载值P，会导致软管的渗透系数增加，造成试验结果的误差，此时需要设置辅助装置，即在软管上方增加特殊钢化薄片，以此满足试验要求。
进一步地，作为本发明提供的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法的一种具体实施方式，步骤S9根据所述流固耦合模型进行流固耦合试验，观测软管在流场作用下的各种行为、固体位形对流场的影响以及场间相互重叠与渗透的关系建立本构方程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：现场取得试样,确定试样峰后岩石应力的渗透特性值Kn；
S2：将试样原型试验的渗透特性值Kn换算为渗透系数Kmn，转化公式为：
μ为试验流体的粘度；γ为试验流体的容重；
S3：根据相似定理，将渗透系数Kmn转化为模型相似渗透系数Ki；
S4：采用软管为模型试验材料，根据相似定理，确定模型所需软管长度B和软管数量m；
S5：选择不同直径软管进行试验，得到不同加载值与软管渗透系数Kij的对应关系，获取模型相似渗透系数Ki对应的目标软管渗透系数Kij，根据目标软管渗透系数Kij从对应关系中确定目标加载值P，根据目标加载值P确定软管直径Dn；
S6：根据选择的软管直径Dn、所需软管长度B和软管数量m所对应的软管进行建立流固耦合试验模型；
S7：确定模型试验各岩层埋深位置处的力值F；
S8：根据目标加载值P和力值F关系确定流固耦合试验模型；
S9：根据所述流固耦合试验模型进行流固耦合试验。
2.如权利要求1所述的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，其特征在于：步骤S1中现场取得试样包括各个岩层及陷落柱位置关系的实际工程资料，所获取的试样为多份，并依次指定编号,依次完成所有试样的渗透特性值Kn的测量。
3.如权利要求1所述的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，其特征在于：步骤S3中利用相似定理，推导渗透系数相似比尺CK,转化公式为：
式中CL为几何相似比尺；Cγ容重相似比尺；
根据渗透系数相似比尺CK，将原型试验的渗透系数Kmn转化为模型试验的模型相似渗透系数Ki，转化公式为：
4.如权利要求1所述的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，其特征在于：步骤S4中采用软管为模型试验材料，根据实际开采总长和每次步距，并利用相似定理，确定模型所需软管长度B和软管数量m。
5.如权利要求1所述的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，其特征在于：步骤S5中选择不同直径软管进行试验，软管进行进水处理，进水口与软管有一定高度差Δh，计算软管两端的压力差p，公式为：
p＝ρgΔh
ρ为水的密度；g重力加速度；
记录不同直径软管出水端单位时间内通过的水量Q；
计算不同直径的软管在不同加载值下的软管渗透系数Kij，公式为：
A为软管的截面积；L为不同加载值作用下的软管长度；Vw为水的容重；
用不同加载值下的软管渗透系数Kij与模型相似渗透系数Ki比对，找出相互匹配的软管渗透系数Kij的值，根据软管渗透系数Kij的值确认目标加载值P，根据公式
反向推理得到软管的截面积A，并根据软管的截面积A确定软管直径Dn。
6.如权利要求1所述的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，其特征在于：所述步骤S6中，根据由相似定理推导所需软管长度B、软管数量m，根据比对模型相似渗透系数Ki和软管渗透系数Kij选择的对应目标加载值P，推导软管直径Dn，根据主关键层、亚关键层的位置关系并参考需要研究的原型试验的长、宽的实际工程资料，确定模型试验箱的长度l和宽度b，建立流固耦合试验模型。
7.如权利要求1所述的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，其特征在于：步骤S7中，首先确定模型试验装置中各岩层不同埋深位置处的竖向应力σh；当试验模型上部不施加外部荷载f时，可知模型岩层的竖向应力公式为：
γi为岩层的容重；hi为岩层的竖向高度；
则模型试验岩层埋深位置的力值F为：
B为埋设软管的长度值；Dn为软管直径；
当试验模型上部施加外部荷载f时，假设施加的外部荷载f为均匀分布，则均匀强度为：
可知模型岩层的竖向应力公式为：
则模型试验岩层埋深位置的力值F为：
B为埋设软管的长度值；Dn为软管直径。
8.如权利要求1所述的基于峰后岩石应力与渗透特性建立流固耦合试验的方法，其特征在于：步骤S8中，根据目标加载值P和力值F关系确定流固耦合试验模型包括：
当F≥P时，此时流固耦合试验模型选取的软管能满足试验要求，直接使用即可；
当F≤P时，此时流固耦合试验模型选取的软管不能满足试验要求，需要在软管上部加上特殊钢化薄片加压软管，钢化薄片的宽度d与所加压软管的直径Dn相同，钢化薄片的长度c为：
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| 深海采矿扬矿软管空间构形和流固耦合力学分析;肖芳其;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20130215(第02期);B021-125 * |
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