为研究地下水对煤吸附性影响,针对潞安屯留煤矿3#煤层,进行大块煤样在干燥及含水状态下的吸附特性研究,试验发现：（1）采用定容吸附时,瓦斯压力随时间衰减具有对数关系,衰减系数随含水率增大而降低;（2）瓦斯吸附量与吸附时间之间为幂指关系;（3）煤的瓦斯吸附量与含水率之间具有线性关系,二者之间关系与粉煤的研究结果不同。
利用混合物理论本构建模的方法,给出含气煤饱和混合物的本构方程,方程中混合物组分体积分数反映煤体内部结构的变化,并建立组分应力与真实应力之间的联系。考虑含气煤为各向同性弹性体,根据弹性能与表面能的变化相等条件下吸附作用引起的煤体体积变形,得出含气煤饱和混合物中各组分体积分数,进而由本构方程推导三轴应力条件下含气煤的应力–应变...
根据我国深部盐岩层中天然气储备的可行性研究,针对盐岩储气库密闭性分析开展试验研究和理论分析。首先对盐岩的压缩-扩容边界理论进行分析,根据应城纯盐岩的三轴压缩试验结果,建议采用双曲线函数拟合盐岩的压缩-扩容边界（CDB）,对比不同研究者的试验结果表明,所提议的双曲线型较通常采用的抛物线型具有更好的适用性。在分析盐岩的CDB在主应力...
以地质体的渐进、动态破坏为基本出发点,对滑坡的稳定性问题进行较为系统的讨论。通过具体滑坡现象和模型试验说明研究滑坡问题的复杂性;按照山体的破坏程度,划分包括既有破坏、局部再破坏、贯穿性破坏、离散性破坏和运动性破坏几种破坏形式,说明破坏类型的转化正是山体渐进破坏的过程;综合分析极限平衡法、有限元法、离散元法分析边坡稳定性的...
观测位移时间序列是岩体变形和破坏过程的综合体现,已广泛用于边坡、隧道和地下硐室等岩石工程的稳定性判断及其预测。根据岩体的观测位移时间序列,通过Fourier变换来生成替代数据,提出其混沌随机性的检验方法,可避免根据最大Lyapunov指数是否为负数以及关联维数是否为非整数来进行混沌判断所引起的不足;分别对玲珑矿巷道及枣林滑坡位移序列进行...
中国丝绸之路上保存有大量开凿于由钙质或泥质胶结的砂岩或砂砾岩崖体上的石窟,石窟所开凿岩体均有较多裂隙,这些裂隙进一步发育可引起石窟岩体坍塌,导致石窟毁灭性破坏。PS-F灌浆材料在我国砂砾岩石窟裂隙灌浆加固中取得理想的灌浆效果,但对该灌浆材料的机制研究相对滞后。利用X-衍射仪和扫描电子显微镜等手段,研究PS-F灌浆材料填料粉煤灰主要...
将岩石在动载荷作用下破坏过程的应力场直观地表现出来,从变形场演化的角度研究岩石试件的破坏规律是岩石力学变形观测领域一个有重要意义的课题。采用岩石材料破坏过程变形场监测（Geo-DSCM）系统,观测循环载荷作用下岩石材料破坏过程中的变形场演化。岩石试件采用大理岩加工而成,对岩石试件加载的循环载荷为正弦波,其下、上限载荷分别为10,130...
为研究构造活动及其失稳过程的红外异常特征,选择拐折非连通断层作为模拟对象,利用单轴加载试验系统和红外热像仪,对模型受力及失稳过程的热辐射时空演化特征进行试验研究。结果表明：（1）随着应力的增高及阶段性变化,热像首先在下部断层出现1个高温异常点,强度逐渐增强,临近失稳前在岩桥端部又出现2个高温异常点,并具有交替出现的特征,最终演...
基于Cornell地表地震动的概率方法,提出发震断层未来地震引起地表永久位移的概率分析方法,其中断层模型、地震发生模型、震级与破裂面的长度、宽度、地表位移之间关系的参数采用物探结果、震源运动学反演、历史地震资料、现场考察及测年确定。主要技术有2点：（1）概率分析场点地震动是场点周围断层所有潜在地震的贡献,而场点的地表永久位移仅是...
根据常规三轴具有突出倾向型煤的瓦斯渗流试验所获得的瓦斯渗流速度-围压和瓦斯渗流速度-轴压关系,分析具有突出倾向型煤中的瓦斯渗流速度变化与应力的耦合关系,建立一定瓦斯压力下瓦斯渗流速度与围压、轴压的关系式,建立应力-渗透系数方程。结果表明：瓦斯压力和轴压一定时,瓦斯渗流速度随着围压的升高逐渐降低,为二阶曲线关系;当瓦斯压力和围...
从孔隙率的基本定义出发,充分考虑煤基质吸附瓦斯膨胀、热弹性膨胀、受瓦斯压力压缩对其本体变形的影响,首先给出煤体孔隙率与体积应变、温度及瓦斯压力之间的函数关系,再以Kozeny-Carman方程为桥梁,建立扩容前压缩条件下综合考虑有效应力、温度及瓦斯压力共同影响的渗透率动态演化模型。相关试验数据验证表明,所建立的渗透率理论模型具有良好的...
为从细观上揭示高压注水过程中煤体裂隙扩展、应力场演化和高压水体在煤体中的渗流规律,利用考虑煤岩介质材料力学性质的非均匀性特点以及煤岩介质变形破裂过程中透气性的非线性变化特性特征并基于煤岩破裂过程固-流耦合动力学模型开发的RFPA2D-Flow软件系统对祁南煤矿721工作面煤层高压注水进行数值模拟,同时进行高压注水现场试验研究。数值模...
对西龙池下水库的坝体主堆石料和坝基覆盖层料进行蠕变试验研究,对其蠕变机制和模型进行探讨,并对蠕变模型参数的影响因素和取值范围进行分析。西龙池下水库主堆石料和覆盖层料的轴向和体积蠕变特性可以用幂函数来描述,式中的模型参数可根据试验得到的蠕变特性确定。主堆石料的轴向初始蠕变a随着应力水平的提高而增大,可以用指数函数描述,其轴向...
通过岩石加载的室内试验方法,测试不同岩石破裂全过程的力学特征及其声发射特性,得到岩石破坏全过程力学特性——岩石的全应力-应变曲线、声发射事件累积数、声发射事件率等相关曲线及参数,给出声发射事件数、事件率与应力水平、时间之间的关系。着重讨论一次性加载过程中塑性变形阶段明显的岩石在加载接近峰值强度时单位时间内的应力增长速度减...
采用FLAC^D分析岩性参数、软化方法、网格划分和加载速率对圆柱岩样单轴压缩应力-应变曲线的影响,并基于优化参数分析岩样尺度、孔道及端部摩擦效应。当峰后软化模量增加、剪胀角增大、抗拉强度降低、单元划分变细或加载速率减小时,轴向应力-应变曲线的峰后软化段趋于陡峭。在单轴压缩时,端部光滑岩样一端产生Λ形破坏带,长径比对强度无明显影响;...
基于分级加载单轴抗压蠕变试验,研究世界文化遗产云冈石窟9,10,12窟窟前立柱岩体的长期强度,并对其长期承载力学性能进行评价。研究结果表明：（1）云冈石窟9,10,12窟窟前立柱岩体的岩性主要为砂岩,岩性单一,结构面不发育,属整体块状岩体结构类型,工程地质条件良好。（2）立柱岩体中粗粒砂岩的长期强度低于中粒、中细粒砂岩的长期强度。其根本原...
发展裂隙岩体稳定/非稳定的渗流数值模型,一方面,依照裂隙面的密度、产状、位置、大小和开度的统计分布规律,使用蒙特卡罗模拟技术将完整岩石切割为三维不规则块体集合。根据相邻块体单元间产生的裂隙单元,构建三维裂隙网络系统,并附加各裂隙单元的水力特性;另一方面,对裂隙单元进行三角形单元的有限元网格划分,运用变分原理导出裂隙单元的渗流...
以多孔介质流体渗流与岩石应力-应变耦合理论为基础,推导水力压裂时岩石破裂压力数值计算方程,提出一种全新的岩石破裂压力计算方法。该方法考虑岩石变形与流体渗流的全耦合作用,采用有限元法数值计算技术,能模拟计算流体向地层渗滤情况下井眼周围地层有效应力的时空分布,因此,该方法不但能求得岩石的破裂压力,还能同时求得岩石的破裂时间。建立...
裂隙的连通性和密度是影响岩体渗流特性的重要因素。从岩体渗流研究的需要出发,对计算机模拟的岩体裂隙网络,应用分形几何理论,提出考虑裂隙连通性和密度影响的岩体结构面信息维数的计算方法,建立信息维数与岩体渗透系数的关系,进而可以用信息维数和岩体结构面几何参数来直接推求各向异性裂隙岩体的渗透系数张量。工程算例表明：（1）考虑渗流应...
针对燃爆压裂设计中难以定量确定强动载条件下破裂压力的问题,利用＂岩石动态损伤模拟试验装置＂对3种抗拉强度岩心进行5种加载速率下的19组岩石冲击开裂试验;经试验验证该装置可模拟定压供给边界条件下中心一裸眼井的油藏条件,并直接对小型岩心试样中模拟井孔进行水压冲击破岩试验,且可形成153.17MPa/ms以内的加载速率,完全可以模拟燃爆压裂的...
在单轴受压的基础上可以采用Mohr准则或Hoek-Brown准则确定三轴受压下岩石的强度指标,但应变指标的确定一直没有较好的求解办法。根据岩石在弹性极限点（损伤门槛值）处微裂纹密度变化梯度为一常量的特点,运用岩石损伤演化的宏细观损伤复合模型,通过岩石应力-应变曲线上临界损伤值及门槛损伤值的相关性,由单轴受压下在弹性极限强度点处的损伤门...
借助理论模型和试验测试结果分析初始应力对岩石弹性波速的影响,运用数值模拟手段对比研究爆炸扰动作用下不同初始应力时的应力波形状,包括质点应力、位移和速度,得到初始应力对应力波传播影响的一般规律。建立构造块体在爆炸扰动下的运动模型,通过对模型的计算和分析,研究不同初始应力下单个块体的相对位移。研究结果表明：（1）在低初始应力下...
针对爆炸加载下花岗岩表现出不同于混凝土的特点,对RDCDMC岩石本构模型中的状态方程进行改进;考虑塑性体积变形对拉伸状态定义的影响并采用主应力拉伸失效准则。微装药填实爆炸应力波的数值模拟结果验证改进的RDCDMC能表征非弹性区花岗岩的响应特点,能用于应力波传播的模拟。
建立在岩体各向同性基础上的Hoek-Brown经验强度准则被广泛地应用于地下和边坡工程的设计与安全评估。但Hoek-Brown准则不能直接用来处理层（片）状岩体如板岩或页岩以及含有1或2组优势结构面岩体的强度问题,因为这类岩体往往沿层（片）理或优势结构面破坏,必须对准则加以改进。基于对Hoek-Brown经验破坏准则的深入研究,通过对层状岩体完整岩石...
基于碳酸盐岩储层酸压的特点,考虑到固体变形和流体流动的相互作用关系,建立包含未酸蚀区、酸蚀区和支撑裂缝的复合力学试油模型。不同区域中的渗流参数随应力的改变不同。根据弹性力学,针对未酸蚀区和酸蚀区地层,建立孔隙度变化模型;针对支撑裂缝通过裂缝导流能力试验建立支撑裂缝的渗透率变化模型,发现对于特定支撑剂,作用于酸蚀区地层上闭合...
随机介质放矿理论散体流动参数原有测量方法的不足主要表现在：由于散体颗粒运动表现出不确定性和随机性,散体流动参数测量存在较大误差;标志颗粒与试验矿岩散体流动性能不一样;原有参数求解方法一般采用放出量与放出体高度之间的关系式求解,测量结果与实际差别较大。在试验的基础上,改进标志颗粒的制作方法与放置方法,提出利用放出体方程求解散...
近年来,清水压裂以其现场施工简单、压裂成本低等优点受到人们的广泛关注,并且在一些低渗透油层已经取得了明显的压裂增产效果。尽管人们已经认识到清水压裂的效果主要来源于裂缝面的粗糙性和相对剪切错动,但对于清水压裂裂缝的闭合形态等理论问题研究得不多,也缺乏有效的理论指导现场施工。在充分调研国内外相关文献的基础上,从分析清水压裂的...
在T.Belem三维表面粗糙度表征理论的基础上,进一步引入与剪切方向、渗流方向密切相关的裂隙表面局部坡向概念,从定义裂隙表面三维几何形态离散化后的局部倾斜角与局部坡向入手,提出描述裂隙各向异性的三维表面粗糙度参数JRC估计方法,并与传统方法进行对比分析。研究表明,提出的裂隙粗糙度的表征方法抓住了裂隙表面几何特征对其力学特性影响的关...
采用最先进的μCT225KVFCB高精度显微CT试验系统,通过对5种岩石试件的显微CT扫描,以射线的衰减系数为目标,研究岩石颗粒密度分布规律。结果表明：岩石细观结构的密度分布整体符合韦伯分布规律,岩石细观颗粒密度分布具有明显的聚集性。90%～95%的岩石颗粒密度分布在很窄的范围,占密度值域的30%～40%。这些主要区域的颗粒密度符合正态分布。
首先,针对石油储层水力压裂岩体损伤机制,考虑岩体受载后基质孔隙和微裂缝体积均发生变化,采用基质孔隙和微裂缝体积变化分别定义岩体损伤和裂缝演化的张量型损伤变量,建立水力压裂岩体损伤模型;然后,假设水力压裂过程微裂缝动态演化满足Logistic分岔标准模型,建立基于损伤理论的微裂缝动态演化损伤模型,根据水力压裂能量守恒原理,确定岩体损伤...
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