工程实践中动剪切模量是砂土关键的动力学参数之一。结合压电陶瓷弯曲元波速测试技术开展K0条件下砂土的原生各向异性对动剪切模量的影响试验研究。通过自行研制的试验装置,对沉积角度分别为0°,±45°和90°的丰浦砂在加卸荷条件下剪切模量的变化进行研究。结果表明:90°的砂样在单向荷载作用下,水平方向和垂直方向的剪切模量最大,并且还发现在卸载...
首先介绍低温液化石油气(LPG)和低温液化天然气(LNG)地下储库的建库技术,对目前低温LPG和低温LNG地下储库工程的现场试验和理论分析两方面进行总结;从中引出相关的冻岩力学问题,从4个方面综述目前研究现状:(1)岩石在低温下或冻融循环下的物理性状研究;(2)低温冻结或冻融循环对裂隙的作用研究;(3)水分迁移研究;(4)低温冻结岩体中三场耦合研究。由...
较加载状态相比,卸荷条件下岩石的力学性质有明显的区别。在对拟建引水隧洞的灰岩(Oh3–3)岩样进行常规三轴与卸荷三轴试验的基础上,对试验结果进行对比,结果表明:(1)Oh3–3灰岩岩样的卸荷破坏特征以向卸荷方向发生侧向变形和体积扩容为主。(2)灰岩岩样在卸荷状态下脆性特征较加载状态下明显。在卸荷试验中,峰值强度之后岩样表现出明显的脆性特...
认知循环剪切荷载作用下节理剪切强度的劣化机制并提出相应的分析模型,是准确评价地震荷载作用下岩体工程安全的重要基础之一。基于不同起伏角度、强度等级的人工节理试样在多种法向应力下的循环剪切试验结果,分析循环剪切的试验曲线特点及表面凸起体的破坏过程和残余凸起体的形态特征,提出表征节理表面凸起体形态变化过程的概化破坏模型。利用...
提出地质体渐进破坏的多尺度计算框架,确定不同尺度的计算条件和物理参数的选取方法。将工程地质模型分为3级尺度:(1)工程地质模型的实际尺度,从百米到千米量级;(2)满足计算精度的数学网格,即等应力应变单元的尺度,通常为米量级;(3)描述地质体破坏的特征尺度,可以选为实验室试样尺度,通常分米量级。在该多尺度计算框架下,地质体材料的破坏可以采...
通过岩芯静态溶蚀试验、岩芯动态流动试验并结合三轴力学测试及岩芯微观结构分析,从宏观和微观角度研究不同酸液对岩石力学强度破坏问题。动静态溶蚀试验表明,胶凝酸以点状溶蚀为主,而变黏酸主要以表面溶蚀为主。三轴力学测试表明,胶凝酸溶蚀后岩石抗压强度降低18%,杨氏模量降低26%,高于变黏酸对岩石力学强度的破坏。应力–应变曲线显示反应后岩...
目前对于节理岩体各向异性变形参数的解析方法研究不多。假设岩块为各向同性线弹性体,结构面的应力与位移之间满足线性刚度关系,建立多组贯穿节理岩体的正交各向异性变形参数计算模型,相关计算公式简单实用。进一步的研究结果表明:对于贯穿节理岩体,其体积变形具有正交各向异性变形特性,而剪切变形并不具有明显的正交各向异性。最后通过3DEC数值...
随着越来越多高水头电站、深部地下工程的建设,工程中面临更多渗透失稳风险,必须通过现场试验系统研究裂隙岩体的高压渗透特性和渗透稳定性。通过现场揭示和水–岩相互作用关系,探讨裂隙岩体的高压渗透破坏机制和破坏模式。基于多个高水头电站中的高压压水试验和高压渗透试验成果,研究高水头压力作用下裂隙岩体的水力劈裂、渗透变形、抗冲蚀性能...
针对潜水井中的冲击试验,在花管与潜水面相交的情况下,由于注入井中的水分潜水面上、下两个部分流入含水层中,造成模型由线性变成非线性的问题,建立新的潜水井中的冲击试验计算模型,给出模型的解析解,并运用溶质浓度示踪技术,算出从潜水面以下部分流走的的水量,最终得到含水层渗透系数。而这与传统研究中,仅通过对测井的有效半径进行修正,来解决...
利用自主研发的含瓦斯煤岩细观剪切试验装置及PCI–2型声发射(AE)测试分析系统,开展法向应力分别为0.0,1.5,3.0,4.5,6.0 MPa条件下砂岩的压剪试验,对砂岩在压剪应力条件下的变形特性、声发射特性及其细观开裂扩展特征等进行系统研究。研究结果表明:随着法向应力的增加,砂岩抗剪强度增大,峰值剪切力及其相应的峰值位移均近似呈线性增大;不同法向...
首先分析饱和砂岩所经历的冻融作用的特点,认为冻融作用是一种低周疲劳荷载,且砂岩冻融循环作用下的受力状态可简化为单向拉伸荷载的循环作用。基于以上分析,在疲劳损伤理论的基础上,建立砂岩在冻融循环作用下的损伤演化方程。同时,通过对饱和砂岩冻融循环过程中的物理性质的观测,及对砂岩自身结构特点的分析,选取砂岩的开孔隙率作为损伤变量。...
为确定发泡球粒粒径对混合轻量砂的强度影响规律,采用三轴固结不排水试验系统研究发泡颗粒混合轻量砂在不同配比下(2~6 mm范围内4种不同发泡颗粒平均粒径,水泥掺入比13%和20%,发泡颗粒体积比为1.8)的强度特性。试验结果表明:发泡颗粒混合轻量砂是一种结构性土体,其应力–应变关系曲线具非线性、多阶段性、应变硬化和应变软化特性。Mohr破坏包络...
通过砂岩在不同水化学溶液中浸泡后的常规三轴压缩试验,对比分析受不同pH值、不同浓度和不同化学成分的化学溶液腐蚀后砂岩的变形特性、强度特性及其微细观结构特征,并监测化学溶液中Ca2+,Mg2+离子浓度的变化规律,初步探讨砂岩试样的水化学腐蚀机制。试验结果表明:化学腐蚀后,砂岩试样有从脆性向延性转化的趋势;砂岩的力学参数均有不同程度的降...
半迹长测线法是当前野外结构面数据采集中最为常用的一种采样方法。目前基于半迹长测线法估算结构面平均迹长的研究成果很少。在对基于半迹长测线法估算岩体结构面全迹长概率密度函数及平均迹长的方法进行改进的基础上,通过建立3种新的考虑结构面产状分布特征的迹线与测线的交切概率模型以及新的半迹长累积概率模型,推导得出由半迹长概率密度函...
基于颗粒离散元理论,研究含2条预制裂纹的Hwangdeung花岗岩在双轴压缩试验下的裂纹扩展及破坏模式。研究结果表明:围压对岩石裂纹扩展及破坏模式有显著影响;水平预制裂纹对倾斜预制裂纹的保护作用随着围压的增大而增强;且倾角越大,水平预制裂纹的保护作用越明显;当预制裂纹倾角α≤75°时,试验停止时微裂纹数目随围压的增加而增大;而当预制裂纹倾...
利用WDT–1500大型多功能材料试验机对裂隙试样进行定围升轴、卸围升轴和定轴卸围3种应力路径条件下的试验,研究裂隙试样的变形特征、强度特征和破坏机制。试验结果表明:裂隙试样在不同应力路径下的力学参数变化明显:卸围升轴和定轴卸围下试样强度均低于定围升轴下的强度。不同应力路径条件下,试样峰值强度均随着裂隙倾角的增大而先降低后增大,...
评价岩体地质强度指标(GSI)时,因其基本要素取值过程存在较大的随机性和模糊性,很难用静态的模式去准确衡量每个影响因素,岩体特征参量的模糊性反映其内在的不确定性,模糊数学理论为更客观地刻画这种特性提供有力的数学手段。首先引入岩体节理组数Jn、节理间距l和岩体完整性系数Kv描述岩体结构特征,大比例尺波形系数Jw、小比例尺光滑系数Js和节...
利用带高温装置的φ100 mm分离式Hopkinson压杆试验系统进行不同高温下大理岩的SHPB试验,分析岩石在冲击破坏过程中的能量耗散特征,探讨冲击加载速率、入射能等对高温下大理岩能耗特征的影响,分析冲击破碎分维及破碎块度与能量耗散的内在联系。研究结果表明:同一高温下大理岩破碎的比能量吸收随着加载速率、入射能的增加均近似线性增加;破碎分维...
为从微观角度认识特低渗透砂岩的微观孔喉特征,明确制约储层品质和开发效果的关键因素,利用恒速压汞技术对鄂尔多斯盆地延长组的样品进行测试,定量表征孔喉特征参数。结果表明:特低渗透砂岩孔隙之间的差异很小,孔隙半径基本分布于70~225μm范围内,峰值在110μm左右;渗透率小时,喉道分布集中,小喉道含量高,喉道对渗透率的贡献也集中分布,贡献峰值大...
根据糯扎渡水电站大坝上下游粗堆石区I区料源的现场碾压试验,基于离散元法提出堆石坝碾压试验数值模拟方法,并通过该方法对堆石坝现场碾压试验进行数值分析,探讨碾压过程中粒径分布对碾压质量的影响,分析碾压过程中颗粒的运动规律、密度形成机制及压实特性;模拟结果与实测结果基本吻合,验证离散元数值模拟方法应用于堆石坝碾压特性研究的可行性,...
利用计算机X射线断层扫描技术,实时监测单轴加载作用下土石混合体试样内部结构的变化规律,分析土石混合体变形破坏的结构效应。基于CT的定位扫描原理,研究试样内部块石的运移规律,并建立内部结构变形与宏观变形的联系。研究结果表明:土石混合体宏观变形破坏主要受控于其内部块石位置的不断调整;等效结构变形量能很好地表征土石混合体的结构性变...
通过室内拉拔试验,研究不同侧压系数下锚固失效形式及锚固力的变化规律。研究结果表明:不同侧压系数下锚固破坏以锚杆–锚固层界面脱黏为主,并部分伴有锚固层破碎、锚固层–钻孔壁脱黏;锚杆承受最大荷载随侧压系数的增大而增大,当侧压系数达到1.3时,锚杆所承受最大荷载达到最大值,之后随侧压系数的增大,锚杆所受最大荷载下降;黏结界面随锚固的破...
建立随机均布Voronoi图的生成算法,以这种网格划分方式作为刚块弹簧元法(RBSM)的基本计算网格。同时,将刚体弹簧方法的界面中点接触模型改为整个界面的均布接触模型,结合界面抗拉强度和莫尔–库仑准则,给出一个能同时考虑模式Ⅰ和Ⅱ的断裂破坏的界面破坏模型。大量数值试验表明,以随机Voronoi图为基本计算网格,块体平均尺寸和排列方式对宏、细观...
为研究建腔周期对储气库穴壁围岩的损伤演化的影响,结合工程实际,以不同速率下的三轴围压卸载试验为基础,建立扩容与损伤关系模型,并用速率补偿因子对公式进行修正。研究结果表明:(1)在一定条件下,盐岩的扩容可以直观反映其当时状态下的损伤状况;(2)试验中同样的应力路径下,围压卸载速率的增加可以使盐岩的扩容幅度减小,使加速扩容点后移,岩盐的...
岩石材料是一种非均质材料,而破裂岩是指岩体内部含有大量的裂隙、空洞、界面等缺陷,在荷载作用下其微元体破坏更具有随机性。在损伤理论的基础上,从微元体的强度随机分布的角度出发,在微元体强度度量方法上考虑损伤阈值的影响,假设破裂岩的微元体强度服从Weibull分布,结合考虑中主应力的SMP准则,建立破裂岩统计损伤软化本构模型,运用多种计算方...
水力压裂起裂与扩展压力的确定是压裂设计最为重要的参数之一,与水平孔或垂直孔水力压裂相比,任意方向钻孔水力压裂的起裂与扩展更加复杂。根据最大拉应力准则,分析任意方向钻孔裂缝起裂压力及起裂方向,得出量纲一起裂压力(p b/σv)随钻孔方位角和钻孔倾斜角的变化规律;并以王台铺煤矿顶板岩层水力压裂为例,进行起裂压力与起裂位置计算,通过有限...
岩爆灾害的预测是一个复杂的系统性问题,有必要全面综合考虑影响岩爆发生的各种因素,但当考虑变量较多时,变量间存在的多重共线性会影响分析的客观性。为了消除这种不利影响,更好地预测岩爆灾害,利用偏最小二乘法对影响岩爆的因素进行分析,提取一个对因变量解释性最强的新综合变量,较好地克服了变量间的多重共线性,并采用逻辑曲线函数表达新成分...
致密砂岩油藏水驱渗流特征体现非线性渗流规律,存在启动压力梯度,且水驱过程中多孔介质会产生变形,岩石渗透率降低。通过电镜扫描试验研究致密砂岩纳米级微观孔隙特征,结合岩石颗粒分布特征,建立致密砂岩变形引起应力敏感理论模型,得到岩石介质变形系数,并与试验测试结果进行对比分析;建立考虑致密砂岩岩石变形影响的渗流数学模型,研究启动压力...
基于COMSOL Multiphysics平台提供的M语言进行二次开发,研制多物理场全耦合分析模型,并开发计算程序。结合黄河上游某水电站工程建立拱坝渗流场与应力场耦合的三维有限元模型,对比分析水库正常运行期考虑与不考虑耦合情况下坝体和坝基的渗流场与应力场。结果表明,2种情况下渗流场、应力场和位移场的分布规律一致,数值有差别。相比不考虑耦合作用...
在多不良地质体存在条件下,不同建设阶段岩体质量级别判别结果常会出现较大差别,成为岩石工程建设中争论焦点之一。岩体质量分级可给出相应力学参数,但对复杂地质体的变形破坏模式难以区分,影响到合理的开挖和支护方案的制定。结合岩石工程目标,在地层岩性对比和相应物理力学特性区分基础上,划分出的工程地质岩组,成为了工程地质条件评价、分区...
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