三轴应力作用下化学侵蚀对砂浆力学性能的影响

开展了不同水化学腐蚀下砂浆试样的常规三轴压缩试验,分析了溶液pH值、浓度及水化学成分对试样的腐蚀程度及微细观结构的影响效应,探讨了砂浆试样的水化学腐蚀机理,并进一步对比分析了不同水化学作用对砂浆物理力学参数的影响规律。基于化学腐蚀后试样产生的次生孔隙率,建立了新的损伤参量来定量描述试样物理力学性质随水化学损伤的演化过程。     

冻融受荷岩石唯象损伤扩展特性探讨

针对工程地质和岩土工程中所涉及到的冻害问题,从细观力学机理出发,将冻融循环次数及应变和岩石的损伤变量联系起来,得到宏细观相结合的冻融受荷岩石损伤演化方程及损伤扩展本构关系;对冻融荷载作用后的岩石进行唯象损伤扩展特性分析.研究发现:岩石的冻融损伤是一个疲劳损伤破坏过程,在寒区岩体工程设计和施工中,必须考虑冻融损伤的影响;寒区工程结构受荷岩石的岩性、初始损伤状态及力学性质的不同,造成冻融循环和荷载对损伤扩展的影响差别非常大,并表现出终态的宏观差异.     

轴压水压耦合作用下裂隙砂岩蠕变特性

在水利水电、水底隧道等岩土工程建设中,伴有初始损伤的岩石材料长期处于轴压水压耦合环境下,严重影响岩土工程的长期稳定性.为保证处于轴压水压耦合环境下岩土工程的长期稳定性,以预加载制备的裂隙砂岩岩样为研究对象,利用特制的流固耦合多通道岩石流变系统,开展轴压水压耦合作用下裂隙砂岩单级加载蠕变试验及其蠕变模型研究,主要分析压力...     

MHC耦合作用下岩体力学性质研究现状

随着工程岩体开挖的不断加深,应力(M)-水流(H)-化学(C)耦合作用对岩体的影响越来越大,研究MHC耦合作用下岩体的力学性质具有重要的工程意义。目前,国内外学者对MHC耦合下岩体力学性质研究主要包括试验研究、模型研究和数值方法研究3个方面。其中,MHC耦合过程的试验研究方面主要集中在MH、MC两种因素的耦合研究上,而对于M、H、C 3种因素的耦合研究较少;模型研究方面还需要考虑化学反应过程的引入,以及如何用更精准的数学模型表达岩体MHC耦合中的水化学损伤过程;数值方法研究方面还需要在计算参数取值、本构关系选取和化学反应过程与应力水流的融合上进一步完善。     

矿岩爆破块度的预测与控制研究

“矿岩爆破块度的预测与控制研究”是由焦作工学院岩土工程研究所杨小林副教授等承担的原煤炭工业部年度科技攻关项目 ,于 1 999年 9月通过国家煤炭工业局组织的专家鉴定 .该课题在理论上将分形维数引入爆破块度分布函数 ,将爆破前的岩石参数、爆破参数与爆破后的块度分布指数联系起来 ,实现了利用分形理论来预测爆破块度分布的研究目标 ;其次从研究岩石爆破损伤的细观机理出发 ,对岩石内部爆破损伤场的确定进行理论分析和研究 ,首次建立了具有更一般意义的考虑材料损伤的岩石爆破断裂准则 ,该理论的发展为研究岩石爆破损伤断裂问题和进行块…     

岩石力学性质正交各向异性实验研究

在传统的石油工程岩石力学分析中,大都将地层简化为正交各向异性、横观各向同性性质.在深入分析深层岩石力学所涉及的石油工程背景的基础上,利用现场实钻岩心进行了岩石力学性质正交各向异性实验研究.结果表明,沿垂直于井眼轴线平面上,岩石力学性质的各向异性是客观存在的.而且,在某些极端地质环境下,其各向异性的程度还比较强烈,不能简单的将地层考虑为横观各向同性性质.     

化学腐蚀作用后含单裂隙类岩石材料单轴压缩损伤本构模型

为了描述腐蚀后含单裂隙类岩石材料在单轴压缩作用下的变形和强度特性,提出了一种水化学损伤与微裂纹和宏观单裂隙耦合损伤相结合的损伤本构模型.首先,基于唯象理论,得到了类岩石试件在水环境侵蚀和化学腐蚀共同作用下的损伤变量.其次,基于Lemaitre应变等价性假设,结合微裂纹的Weibull分布统计损伤模型和宏观单裂隙的断裂力...     

储层温压条件下岩石的波速特性及变化规律

岩石处在一定的地质环境中,其温度和压力条件对岩石声学性质具有重要的影响。本文以超声波实验方法作为主要研究手段,在储层温压条件下对岩石的纵波速度进行了测量,得出纵波速度随温度、压力的变化曲线和拟合公式,实验结果表明,纵波波速随压力的增大以对数形式增加,随温度的升高呈线性减小,并对不同温度和压力对岩石纵波速度的影响机理进行了剖析。     

深部巷道稳定的若干岩石力学问题

论述了深部岩石力学与工程问题研究的意义；评述了深部原岩应力分布对岩石性质与岩石工程的影响；指出了岩石强度失效与工程围岩破坏过程的实质；分析和评价了岩石破坏所形成的序列结构形式以及对其强度的影响．根据深部岩石工程施工以及变形破坏的特点，通过对工程开挖的卸压影响、岩石脆性与延性破坏的关系以及岩石变形、破坏的时间效应的分析，说明了深部岩石工程稳定有其不同的性质与特点．     

油气储层岩石毛细管自吸研究进展

毛细管自吸是水驱油气藏和裂缝性油气藏开采的重要机理,也是造成致密气藏水相圈闭损害的主要因素.综述分析毛细管自吸的机理认为,储层岩石毛细管自吸包括润湿相饱和度增加和重新分布2个过程.着重研究初始含水饱和度、物性、裂缝、流体性质和岩石表面性质对毛细管自吸速率影响实验的进展,低初始含水饱和度和裂缝的存在促进毛细管自吸过程,储层损害抑制毛细管自吸,流体界面张力改变和岩石润湿修饰可调控岩石毛细管自吸.毛细管自吸在岩芯分析、提高油气采收率、储层损害评价、工作液优选方面已体现出优越性,为注水、聚合物开采提高油气采收率和有效保护油气层提供依据,将成为研究致密油气藏的重要手段.     

三维加锚弹塑性损伤模型在大型山体边坡工程中的应用

首先根据节理岩体的损伤机制 ,建立了三维弹塑性损伤本构模型反映节理岩体的损伤变形特性 ,然后考虑节理岩体的岩锚支护效应 ,建立了空间损伤锚柱单元模型模拟锚杆的支护效果 ,最后将建立的模型应用于三峡船闸高边坡 ,进行了边坡加锚节理岩体开挖卸荷三维非线性有限元计算 ,获得了一些有益的工程结论     

Prediction of rotary drilling penetration rate in iron ore oxides using rock engineering system

Prediction of the drilling penetration rate is one of the important parameters in mining operations. This parameter has a direct impact on the mine planning and cost of mining operations. Generally, effective parameters on the penetration rate is divided into two classes: rock mass properties and specifications of the machine. The chemical components of intact rock have a direct effect in determining rock mechanical properties. Theses parameters usually have not been investigated in any research on the rock drillability. In this study, physical and mechanical properties of iron ore were studied based on the amount of magnetite percent. According to the results of the tests, the effective parameters on the penetration rate of the rotary drilling machines were divided into three classes: specifications of the machines, rock mass properties and chemical component of intact rock. Then, the rock drillability was studied using rock engineering systems. The results showed that feed, rotation, rock mass index and iron oxide percent have important effect on penetration rate. Then a quadratic equation with 0.896 determination coefficient has been obtained. Also, the results showed that chemical components can be described as new parameters in rotary drill penetration rate.     

干热岩开发中高温水-岩作用下岩石应力腐蚀及多场损伤问题

赋存于地球深部的地热资源,以其储量丰富、清洁再生等优势,有望成为破解我国能源困局,助推“双碳”目标实现的重要途径之一。干热岩(HDR)开发过程中,面临着高温高压环境下水-岩作用问题,在温度场、渗流场、应力场、化学场(THMC)等多场耦合作用下,岩体应力腐蚀效应和疲劳劣化会诱发岩石微裂纹-裂缝扩展、成核与丛集行为,进而影响增强型地热系统(EGS)的热交换效率和地质体稳定性,这也是制约干热岩长期安全开发的瓶颈,亟待突破。通过总结现有干热岩高温高压下多场损伤研究中的实验探索、理论模型、数值分析等多手段跨尺度方法,分析干热岩在高温高压及水环境下的应力腐蚀效应,可阐明循环生产过程中低温工质与高温地质体循环换热下干热岩储层结构演化的动态过程及工程响应,进而揭示THMC多场耦合作用下干热岩储层疲劳劣化损伤机理,为我国深部地热资源高效安全开发提供理论支撑和地质保障; 但仍亟待深入开展增强型地热系统的THMC多场耦合作用下岩体应力腐蚀效应的干热岩疲劳劣化机制与长期稳定性研究,如考虑应力腐蚀效应和疲劳损伤的干热岩长期强度评价模型、基于跨尺度疲劳损伤评价的干热岩开发下地质体长期稳定性方法、适应于干热岩储层改造及裂缝网络演化下THMC多场耦合数值方法。     

钢结构桥梁疲劳2019年度研究进展

钢结构桥梁具有轻质、高强、跨越能力大、易工厂化制造和便于装配化施工等突出优点,是未来一段时期中国桥梁工程的重要发展方向。但由于服役环境、荷载条件和交通需求、结构体系和构造细节设计等诸多因素的影响,其疲劳问题突出,已成为制约钢结构桥梁可持续发展的世界性难题。作为桥梁工程的热点研究课题,学者们在钢结构桥梁疲劳领域进行了卓有成效的研究,现聚焦钢结构桥梁疲劳损伤演化与服役性能劣化机理、钢结构桥梁疲劳抗力评估与预测、钢结构桥梁疲劳裂纹监测与检测方法、疲劳开裂加固与维护技术等方面,对2019年度的研究进展和下阶段的研究重点进行扼要的梳理和总结。分析了钢结构桥梁疲劳关键问题研究方面的挑战,具体讨论了在钢结构桥梁疲劳失效机制、疲劳抗力评估新理论新方法、疲劳损伤智能监测与检测和疲劳开裂加固关键技术等方面开展深入研究的迫切需求和主要问题。     

Vibration Effect and Damage Evolution Characteristics of Tunnel Surrounding Rock Under Cyclic Blasting Loading

Model test studies based on the similarity theory were conducted to investigate vibration effect and damage evolution characteristics of tunnel surrounding rock under push-type cyclic blasting excavation. The model was constructed with a ratio of 1:15. By simulating the tunnel excavation of push-type cyclic blasting, the influence of the blasting parameter change on vibration effect was explored. The damage degree of tunnel surrounding rock was evaluated by the change of the acoustic wave velocity at the same measuring point after blasting. The relationship between the damage evolution of surrounding rock and blasting times was established. The research results show that:① In the same geological environment, the number of delay initiation is larger, the main vibration frequency of blasting seismic wave is higher, and the attenuation of high frequency signal in the rock and soil is faster. The influence of number of delay initiation on blasting vibration effect cannot be ignored; ② Under push-type cyclic blasting excavation, there were great differences in the decreasing rates of acoustic wave velocity of the measuring points which have the same distance to the blasting region at the same depth, and the blasting damage ranges of surrounding rock were typically anisotropic at both depth and breadth; ③ When blasting parameters were basically kept as the same, the growth trend of the cumulative acoustic wave velocity decreasing rate at the measuring point was nonlinear under different cycle blasting excavations; ④ There were nonlinear evolution characteristics between the blasting cumulative damage (D) of surrounding rock and blasting times (n) under push-type cyclic blasting loading, and different measuring points had corresponding blasting cumulative damage propagation models, respectively. The closer the measuring point was away from the explosion source, the faster the cumulative damage extension. Blasting cumulative damage effect of surrounding rock had typically nonlinear evolution properties and anisotropic characteristics.     

高地应力水平对爆破开挖损伤区声波检测及损伤程度评价的影响

随着地下工程埋深的不断增加,深部岩体工程中围岩开挖损伤区深度及程度的准确评价逐渐受到深部高地应力场的影响,其影响程度的合理评估成为研究重点。依托某水电站深埋引水隧洞开挖工程,采用应力逐步解除方案,通过在取样区域外围钻设形成环形封闭边界的常规取样孔,逐步解除取样区域内岩体应力,并在取样区域内进行钻孔与低应力取芯,继而利用声波检测装置对外围应力解除孔和内部取芯孔周边岩体的损伤程度进行检测,以此获得相同位置岩体在不同地应力条件下的损伤区深度及程度的声波检测结果。同时,结合内、外取芯孔获取的不同应力水平下的岩芯,开展室内试验,基于Hoek-Brown强度经验公式,利用声波波速计算得到相同位置岩体在不同地应力条件下的岩体单轴抗压强度,从而判断不同地应力条件对爆破开挖损伤区声波检测结果及损伤程度评价的影响。研究表明：高应力条件下,常规取样与声波检测法会在一定程度上低估围岩的损伤区深度和损伤程度,同时严重高估岩体单轴抗压强度。当初始应力水平为45 MPa时,围岩损伤区深度和损伤程度大约会被低估约10%～30%;当地应力水平由45 MPa降至30 MPa时,岩体的单轴抗压强度会被严重高估约30%～100%。因此,高地应力水平对爆破开挖围岩损伤区声波检测与评价结果存在明显影响,工程中运用波速指标评价岩体质量必须考虑地应力水平对声波检测的影响,并进行适当修正。     

风氧化带内煤层安全开采的试验研究

根据现场观测和工程实践，论述了风氧化带内煤层开采时，覆岩破坏移动特征，风化带岩石属性和风氧化带内煤层安全开采机理的定性、定量分析．提出了风氧化带煤层开采无垮落带；受采动影响后，具阻水和抑制导水裂隙带继续发展的双重作用以及适当加大开采厚度等新观点．对两淮煤田浅部煤层安全开采和老矿挖潜具有重要的参考价值。     

膨胀石墨在性炭对煤焦油吸附性的对比研究

对膨胀石墨和活性炭的孔结构进行了对比研究,从热力学和表面化学出发,探讨了膨胀石墨的吸附机理,阐述了膨胀石墨表面和内部独特的网络状大孔结构及其固有的石墨微晶活性表面,这种表面决定了其对煤焦油类物质独特的吸附特性,研究结果表明：膨胀石墨具有低密度、轻质、高化学稳定性和无毒的特点,其大孔结构及其独特的压延柔性,这些特性使其在化工、环保领域具有广阔的应用前景。     

武器装备的电磁环境效应及其发展趋势

随着科学技术的迅速发展,电磁环境日益复杂,雷电、静电和各种电子对抗装备及电磁脉冲武器等电磁脉冲源产生的电磁辐射场,不仅可对电路和仪器造成干扰或损伤,而且对微电子系统和国防设施亦构成了一定的威胁。国内外研究动态和电磁脉冲参数、作用机理以及实验研究表明:电磁脉冲,特别是快上升沿的脉冲电磁场,对单片机、GPS系统和含有微电子器件及电爆装置的机电系统,都会造成干扰或损伤。其作用机理可概括为“绝热效应”、“电磁辐射场作用”、“静电场作用”和电流产生的磁场效应。