岩石动力学参数的随机性研究

通过单轴SHPB实验,对大量花岗岩和大理岩试样的动态抗压强度、纵波波速进行了测试,对实验数据的计算表明:抗压强度的离散性较小,偏离系数只有20%左右,纵波波速和动弹性模量的离散性较大,达到了40%以上.     

基于N型回弹仪的粤北丹霞组碎屑岩单轴抗压强度试验研究

以粤北丹霞盆地晚白垩世丹霞组碎屑岩为对象,采用冲击动能为2.207 J的N型回弹仪对其单轴抗压强度与回弹击数的相关关系开展研究.通过对韶关仁化丹霞山世界地质公园内晚白垩世丹霞组出露的巴寨段和锦石岩段砂岩岩体进行原位回弹测试及声波波速测试试验,并对原位测试点岩体钻孔取芯进行单轴压缩试验.由现场回弹测试、声波波速测试和室内岩石单轴压缩试验结果可知,丹霞山世界地质公园内晚白垩世丹霞组出露巴寨段和锦石岩段砂岩的回弹值与岩体强度大体呈线性相关;砂岩、砾岩及砂砾岩的回弹值与波速呈线性相关.对波速、回弹值与单轴抗压强度之间的相关关系及拟合曲线变化趋势的研究结果表明,采用回弹值预测岩体单轴抗压强度具有一定的可靠性.研究结果对快速获取丹霞山景观危岩体的强度指标提供了一定的帮助.     

强夯法加固风化花岗岩高路堤现场试验检测

利用风化花岗岩混合料,对潍坊市郊区深坑中高填路堤进行分层强夯填筑,通过不同夯击能下的强夯土体变形试验,确定了关键施工参数.采用压实度、载荷试验和瑞利面波等原位测试手段测定了强夯前后路基的压实程度和力学性能,显示强夯施工后填料层变形模量能普遍提高1.6—3.5倍,锤底下填料层的变形模量要大于地表夯点间的变形模量,干密度和孔隙比数值变化也反映类似规律.在填土深度5m范围内,夯后面波速度明显提高,达到240—320m/s左右,加固效果明显.建立了瑞利波波速和土基变形模量以及干密度间的表达式,达到快速检测土石混填路基压实度和评价路基整体质量与力学性能的目的.     

冲击拉伸下环氧树脂试件中枝裂的动光弹研究

本文对冲击拉伸载荷作用下、含有不同类型预制裂纹的4组环氧树脂板试件所发生的枝裂现象,进行了动光弹研究.结果表明,枝裂与载荷大小有关、与预制裂纹的类型及尺寸无关;枝裂时的临界应力强度因子 K_(Ib)=3.08MPa,最低扩展速度 c=427m/s.     

α型发泡石膏制备及工艺参数对性能影响的研究

利用脱硫石膏制备的α型石膏为原料,制备发泡石膏并探讨了其工艺参数对体积密度、力学强度、软化系数的影响。通过Matlab图像处理技术统计了不同参数条件下产品的孔径分布,采用正交试验优化出了综合性能较好的配合比。结果表明:采用化学发泡法,在较为适宜的参数范围内,影响制品性能最关键因素为水灰比与温度。最优产物密度为394kg/m3,抗压强度为1.41 MPa,抗折强度为0.70 MPa,比强度为3.58m2/s2,软化系数为0.54。     

塔里木X区古近系膏泥岩层力学性质分析

对塔里木X区古近系膏泥岩进行取样,镜下鉴定表明其主要成分为硬石膏和泥质,进行室内声波测试和力学测试,结果表明：85℃范围内波速的温度效应可以忽略不计;硬石膏泥岩的波速值比膏质泥岩大（约1.4倍）,但泥质含量高的膏质泥岩在有效围压不断增加过程中波速平均增量约为硬石膏泥岩的2倍;膏泥岩动模量变化规律与波速类似;泊松比变异系数为21.7%,离散度高,各阶段增减变化比较杂乱,但变化量级较小;单轴条件下膏泥岩为脆性变形,三轴条件下为弹-塑性变形,硬石膏泥岩的抗压强度、静弹性模量及静泊松比都比膏质泥岩大得多,温度条件对两类岩性岩石力学参数的影响程度不大;岩样抗张强度与三轴抗压强度线性正相关,内聚力和内摩擦角与波阻抗线性正相关;通过动静参数对比,表明两种岩性服从相似的变化规律,可以对整体进行拟合。最后计算出该区正常压实关系式,并根据Eaton法与相关地层压力测试对比计算出古近系地层压力系数,结果表明古近系压力系数大约在1.1~1.2左右变化,该压力系数表明膏泥岩层的压力梯度变化要大于一般压实层,按此压力系数近似计算该区古近系剩余压力在3.5~7.2MPa左右。该研究可以为深入分析古近系膏泥岩层力学性质、制定合理钻井液密度、高效钻探及制定完井方案等方面提供一些参考。     

高应变率下灰砂比对全尾胶结充填体力学性能影响

为研究采矿扰动下灰砂比对全尾胶结充填体力学响应,预制了三组不同灰砂比的全尾砂胶结充填体试件,利用ф50 mm SHPB试验系统,对预制试件进行单轴冲击试验,试验结果证明:全尾砂胶结充填体对弹性波传播有较强的反射和阻尼作用;在较高应变率下,试件强度则表现出快速软化;软化试件在18μs左右即达到峰值应力;试件动态抗压强度等参数变比均随应变率的增加而增大.灰砂比越高,试件的极限动态抗压强度等参数越大;在相同应变率下,试件的动态抗压强度等参数的增加反而降低.试件的破坏形式为压碎破坏,在相同应变率作用下,水泥含量越少,试件的破坏程度越高.     

基于孔内波速的Hoek-Brown准则预测断裂带力学参数方法与工程应用

以玉曲河某水电站工程区内怒江断裂带分支F_(1-6)为研究对象,探究地质强度指标GSI和岩体扰动参数D与岩体声波波速的关系.首次将基于波速的Hoek-Brown准则应用于断裂带,预测断裂带的力学参数.结合浅部断裂带的原位试验验证该方法的可行性,研究表明基于波速的Hoek-Brown准则预测断层破碎带(声波波速大于2000m/s)的力学参数与原位试验成果接近,可以用该法预测断裂带岩体的力学参数.以孔内实测波速为纽带,将该方法应用于深层断裂带,预测深层断裂带的力学参数,以解决深部断裂带力学参数无法直接试验获得的难题,为隧道工程的设计、施工提供指导依据.     

华山花岗岩动力性质的三轴试验研究

对华山花岗岩进行动三轴试验研究,分析了其抗压强度、弹性模量、泊松比与应变率及围压间关系.结果表明:围压不变时,随应变率的增大抗压强度增大,而弹性模量和泊松比变化不明显;应变率相同时,围压增大抗压强度也变大,但弹性模量和泊松比变化较小.基于以上试验结果,分别采用莫尔-库仑准则和霍克-布朗准则,定量地给出了华山花岗岩抗压强度与应变率以及围压间表达式.采用莫尔-库仑准则分析时,强度的变化由黏聚力占主导;采用霍克-布朗准则分析时,应变率效应主要表现在单轴抗压强度的改变上,而材料参数m变化很小.     

干湿交替中砂岩强度与波速关系的试验研究

库水周期性干湿循环作用使得库岸边坡消落带岩土体的强度发生劣化,当劣化发展到一定程度的时候就可能会引起岸坡失稳.不同类型的岩土体遇水后,其强度劣化程度因岩土体的岩性不同而不同.本文以两种不同矿物成份的砂岩为研究对象,进行室内超声波测试、单轴抗压试验,探讨干湿循环作用下其强度劣化情况以及强度与纵波波速之间的相关关系.试验结果表明：干湿循环作用下砂岩的纵波波速与单轴抗压强度有很好的对应关系.Ⅰ号砂岩遇水后,波速与强度均有相应的大幅度衰减,多次干湿循环之后,波速与强度趋于平稳;Ⅱ号砂岩在经历多次干湿循环之后,波速与强度均未发生显著的劣化.     

基于多相压力波响应图版识别超深井气侵位置

考虑相界面雷诺应力、拖拽力、虚拟质量力、气液物性差异等参数,创建井筒多相压力波速及压力响应数学模型,基于超深井环空多相压力波响应图版唯一性,提出压力波响应图版识别超深井气侵位置的新方法;考虑井口气体溢流量、回压、钻井液密度等边界参数,结合差分数学方法对其求解,该方法在超深井YS1井(8 680 m)验证,压力响应误差小于等于1.703 s,计算与实测误差小于等于6.15%。结果表明：随回压增大,井筒流体可压缩性减小,井筒压力波速增大,压力响应时间减小;随井口气体溢流量增大,环空空隙率增大,压力波速减小,井筒压力响应时间延长,井口气体溢流量从0.83 L/min变化至38.33 L/min,井底8 680 m处压力响应时间从10.127 s增至36.643 s,增大了261.83%;气侵位置识别结果不仅取决于井口压力及流量传感器准确度,也与压力波响应图版计算准确性有关;实践证明借助压力波响应图版识别超深井气侵溢流位置的方法可行。     

变质软岩路堤浸水载荷试验研究

在对岩石矿物成分、物理力学性质和水理性质实验数据分析的基础上,文章利用3种变质软岩修筑试验路堤,通过直径D＝75 cm的大尺寸平板载荷试验研究填石路基的回弹模量,为路面结构设计提供参数;稳载条件下对路堤浸水模拟在自重作用下填石路堤的湿化变形,研究填石路堤湿化变形规律.试验结果表明:石料的单轴抗压强度大于15 MPa,满...     

高含硫集气站加热炉出口X52管材点腐蚀特性

对某气田集输系统加热炉出口进行现场挂片腐蚀试验,针对加热炉出口管道的点蚀问题,使用VHX-1000E超景深三维立体显微镜微观分析方法,得到试验样本点蚀形貌;运用概率统计分析方法得到管段点腐蚀分布规律;借助X射线衍射仪分析了点蚀产物.结果表明,试样腐蚀412天后,点蚀的密度较大、深度较深,点蚀深度介于50～150μm,腐蚀表面产物成分主要是S、FeS和FeO,硫沉积是点蚀发生的主要控制因素.该研究成果为高含硫天然气集输管道的腐蚀设计及安全运行提供理论依据.     

川东北飞仙关组岩石动力特性的试验

以川东北飞仙关组岩石(砂岩、灰岩)为实验试件,利用自行设计的声波测试装置,应用声波测试技术对川东北飞仙关组岩石的动力特性进行了室内试验研究,测出了岩石试件的弹性波速(纵波波速Vp、横波波速Vs),并获得该类岩组的一系列动弹性参数(动弹性摸量Ed、动泊松比Vd、动剪切模量G、动体积模量K).并根据试验结果分析了岩石的物理力学性质.结果表明,该实验的原理和方法可为相关工程所利用.     

岩石破坏过程中波速变化特征

在单轴阶段加载条件下,对取自闽南地区的闪长岩岩样进行了不同方向上纵波传播速度的测试.首先根据实验结果总结出不同方向波速在岩石破裂过程中的变化规律,然后基于应力微小变化范围内波速与应力遵循线性关系的假设构建波速-应力关系模型,最后通过多参数分段拟合方式求解模型待定系数.研究结果表明:平行于加载方向的波速在压密阶段快速上升,岩石破裂前的波速降不明显.而垂直于荷载方向的波速在压密阶段少量上升后在临近岩石破裂出现非常明显的波速降.波速-应力关系模型通过参数的变化可以准确地描述不同方向波速的变化过程,证明了模型的适用性.     

不同形状红砂岩的点荷载强度试验研究

本文以湖北宜昌三峡库区马家沟侏罗纪红砂岩为对象,对岩石试样开展点荷载和单轴抗压强度试验,研究常见的试样形状(圆柱体、方块体、不规则块体)对点荷载强度的影响。研究结果显示：对于不同形状的试样,确定好合适的形状修正指数m,形状效应对点荷载强度IS(50)的影响可以忽略;同时了对比了国内外不同规范m取值的影响,综合分析后,推荐该地区红砂岩标准试样的修正指数m取0.5,非标准试样的修正指数m取0.42;结合红砂岩室内单轴抗压强度的试验结果,得到了适用于该地区红砂岩点荷载强度IS(50)与单轴抗压强度UCS的经验转换关系式。     

悬挂式测井仪在场地地震反应剪切波速测试中的应用

《工程场地地震安全性评价GB17741》国家标准规定,对工程场地必须进行剪切波速测定,深度可能达100 m,波速可能从100 m/s到大于700 m/s.简述用悬挂式测井仪测定场地剪切波波速的方法,并以检测实例说明此种仪器满足测试要求、方法可行,测试结果可靠并满足规范要求.     

泡沫混凝土用作防火型保险柜柜壁隔热填充材料

通过调整泡沫混凝土的密度,对制备的泡沫混凝土的抗压强度和导热系数进行测定.试验结果表明,泡沫混凝土的干密度在350 ～878kg/m3时,对应的3、7和28d抗压强度分别为0.3～4.8MPa、0.4～5.1MPa和1.2～7.3MPa,养护3d试样的导热系数为0.13～0.25W/(m·K).对干密度562～748kg/m3养护时间为3d的泡沫混凝土试块的耐火隔热性能进行比较性试验,结果表明,由泡沫混凝土制成的圆柱体容器内部最高温度为135.0～140.5℃,具有明显的防火隔热作用.对以干密度为666kg/m3的泡沫混凝土浇筑柜壁制作的标准立方体防火型保险柜进行的标准耐火性能测试表明,箱柜内空气最高温度低于160℃,完全满足了国家标准对P 类保险柜的耐火隔热性能要求.     

溶洞-裂缝型复杂井堵漏新型触变水泥体系研究

为更好地解决溶洞-裂缝型复杂井井漏问题,以延迟型触变剂SCA和促强型堵漏剂SM为主要外掺料,开发出新型触变水泥体系,并对体系的触变性能、流动性能、失水量、稠化时间和抗压强度等进行了室内测试。试验结果表明,该体系的延迟触变时间为300 s,300 s后最大剪切应力增长很快,表现出良好的触变性能;流动性能好,API失水量小于150 mL/30 min;体系的水泥石不仅具有较高的早期强度而且24 h抗压强度接近20 MPa,水泥石体积也具有微膨胀性。该研究为溶洞-裂缝型复杂井堵漏提供了一种高效、简单、经济的新方法。     

PP-R管水锤波速实验研究

通过实验测定了S3.2,dn90×en12.3 mm规格PP-R管路系统的水锤波速值为390~450m/s,平均波速为425.25 m/s。按厚壁管水锤波速计算公式得到的结果为321.33 m/s,该值比实测值小24%。因此,计算PP-R管水锤波速的公式有待进一步研究。