岩石连续损伤本构方程

本文将连续损伤与裂纹系统弹性体的有效模量这两个分离的研究领域统一起来加以考虑,将损伤对材料性质的影响分成实际应力的变化和弹性常数的变化两部分,在Ｄｒｕｃｋｅｒ公设基础上建立了损伤演化律和损伤本构模型,初步计算表明,本模型在主要方面能够描述岩石的力学性质,并与一般实验事实相吻合。     

疲劳载荷对岩石物理力学性质的影响

在MTS上进行了疲劳加载实验 ,取得了南京砂岩的模量、泊松比、波速都随频率的增高呈非线性增大 ,强度具有明显的各向异性。饱和大理岩具有显著的应力振幅效应和频率效应以及各向异性。应力振幅对大理岩物性的影响大于频率对大理岩物性的影响     

循环载荷下饱和岩石的应力—应变动态响应

通过对饱和砂岩和大理岩的循环载荷实验，本文研究了应力-应变曲线的细微差异，指出对于不同孔隙流体和不同性质的岩石，其应力-应变滞后回线的形状是不同的。这是由这些岩石在循环载荷下应变相对应力的响应不同造成的，在加载阶段应变的相位可能超前、并行或者落后于应力的相位。本文引入了Preisach—Mayergoyz模型(简称PM模型)，并对这种现象进行了模拟。通过构筑PM空间密度函数，求出饱和岩石的应力-应变状态方程，并模拟了其轴向应变-径向应变滞后回线。根据模拟结果可以认为，PM空间中不同的密度函数在一定程度上反映了饱和岩石在地震波载荷作用下的本构关系响应的不同性质。     

裂隙岩溶水水源地水位动态模拟和预报中耦合法的运用

在裂隙岩溶水水源地,由于地下水系统的存储与调蓄作用,地下水水位时间上的自相关性显著。该文结合实例介绍了用水位自回归与多元回归相结合进行水位动态模拟的方法原理,阐述该方法的应用步骤,并与多元回归方法进行了对比分析。     

垂向入渗与河渠边界影响下潜水非稳定流参数的求解

在受垂向入渗影响及河渠边界控制的半无限含水层中，利用作者已推导出的潜水非稳定渗流模型的新Laplace解，建立不同水文地质条件下的模型参数求解方法。在垂向渗流和河渠水位变幅都不可忽略时，利用潜水位变动速度随时间变化曲线的拐点，给出参数求解的计算公式；在河渠水位变幅可忽略时，提出利用实测曲线与理论曲线进行配线的求解方法，并给出理论曲线的建立方法。以安徽省淮北平原中部的一个河渠-潜水含水层系统为例，阐述上述方法的求解过程与步骤。计算结果表明,关于导压系数计算,依据模型新解所提出的拐点法和配线法，计算结果与实际比较吻合，两方法之间的相对误差为5.3％。     

用应力—应变法研究饱和砂岩的黏弹性特征

应用Metravib热机械分析仪,选取适宜实验参数(固定静载为140N,正弦波动载荷为80N,且将总载荷控制在屈服点以下;温度为-30℃～150℃,升温速率为1.5℃/min;频率为1～1000Hz),对泵油饱和长石砂岩和彭山砂岩进行正弦波单轴循环加载,以研究饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、杨氏模量和弹性波波速随温度和频率的变化规律。实验结果表明,饱和多孔岩石的衰减峰峰位表现为随频率增高而向高温方向移动的热激活弛豫规律和Arrhenius关系。该实验与低频共振驻波实验取得了同样的热激活弛豫规律,说明热激活弛豫机制在饱和多孔岩石中具有一定的普适性。由分析实验数据还得知:杨氏模量和弹性波波速具有随频率增高而增大、随温度升高而下降的普遍规律;存在较强的频散效应,且频散效应具有随温度升高而减弱的趋势。     

液体对岩石非线性弹性行为的影响

 通过多种试验方法、多种频段对沉积岩、变质岩、火成岩进行干燥和有液体饱和状态的对比试验研究,得出低频时干燥岩石的衰减、色散小,相对饱和岩石而言可以忽略。饱和岩石具有衰减峰,其特征随饱和液体黏性而变化。在声频时,干燥岩石的应力–历史波形与饱和岩石相比差别较大。饱和液体的黏滞作用引起弥散和阻止卸载的后沿缓波,并随黏性增大而增强,体现了黏弹性材料特有的属性。全程s-e 曲线得到干燥岩石的强度大于饱和岩石,平行层理大于垂直层理的强度,具有各向异性。干燥岩石各向异性很弱,液体促进了饱和岩石各向异性的增强。低饱和度时,模量和波速随饱和度增大而降低;高饱和度时模量又随饱和度增大而增大;中等饱和度时,模量、波速基本不随饱和度变化。用PM模型中微观非经典单元在饱和液体的作用下易于被激活,导致PM空间对角密度增大,非线性增强的变化基本能解释上述试验的结果。液体对岩石非线性弹性行为的这些影响,从长期效应来看将会给重大岩石工程的安全带来隐患,必须引起足够的重视。     

储层砂岩的各向异性

对泵油饱和南京砂岩施以正弦波载荷来模拟地震波在储层砂岩中的传播,进而研究地震波的频率和振幅对储层砂岩的衰减,杨氏模量,泊松比,纵横波速度和各向异性的影响,获得了以下结论：（1）随正弦波频率的增高,杨氏模量,泊松比,纵横波速度都增大,频率越高,增长速度越快,频散效应越显著,（2）当固定频率,不断增大应变振幅的增大,而杨氏模量和泊松比及纵横波速度却反而降低,（3）无论是随频率的增高,或应变振幅的增大,上述物理力学参及动力学参数都丰在极为明显的各向异性,这种各向异性既与南京砂岩固有的各向异性有关,也与饱和流体沿旗加压力方向的流动和扩散有关,这种压力引非破坏性小形变,将导致储层的各向异性。     

用非强迫共振法研究饱和岩石的黏弹性响应

 通过Metravib热机械分析仪,用正弦振动对岩样进行加载,并以饱和岩石对正弦振动传播的黏弹响应,来模拟地震波在饱和岩石中传播时的黏弹性响应,以获取地震波在饱和岩石中传播时的黏弹行为。试验时固定静载为120 N,正弦波动载荷为80 N;在温度－40 ℃～100 ℃,频率5～400 Hz的范围内,对2种孔隙度的泵油饱和彭山砂岩样品进行单轴循环加载试验,以得到泵油饱和彭山砂岩的衰减、弹性模量、弹性波速度与温度的关系。由此研究饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、杨氏模量和弹性波波速随温度的变化规律。研究结果表明：随频率的增高,饱和多孔岩石的能量衰减峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫规律。利用阻尼衰减机制,解释了随振动频率提高,衰减峰的强度降低的试验结果。这些试验结果与低频共振的驻波试验得到的热激活弛豫规律一致,说明热激活弛豫机制在饱和多孔岩石中具有一定的普适性。与此同时,得到弹性模量和波速随温度升高而逐渐下降的一般规律,以及随频率的增高而增大的频散特性,但是样品的频散效应随温度升高有减弱的趋势。该频率和温度范围的研究结果对岩石理论模型研究具有指导意义,对地震资料的解释具有实用意义。饱和岩石的衰减研究对地震工程和勘探地球物理具有特殊的意义,尤其对勘探地热蒸汽库或天然气库有很好的实用价值。     

安徽淮北平原地下水超采评价与限采规划

以区域水文地质条件、开发利用现状、开采引发的主要问题及地下水脆弱性,对研究区进行限采规划分区。结合区内实际,将用水公平作为超采的衡量标准之一;将衡量标准与地下水流数值模拟方法或水位动态随机模拟方法相结合,评价超采程度现状;在其基础上,形成限采规划的技术方案。