温度影响下大理岩脆塑性转换的机理分析

为了研究不同温度下大理岩的脆塑性特性,在MTS电液伺服岩石力学试验系统上对大理岩进行了脆塑性转换的试验研究,试验条件为温度25～1300℃,升温速率2℃/s。试验结果表明:大理岩样在200～300℃时以脆性破裂为主;大理岩样在600℃以下为碎裂流动,含微破裂;大理岩样在600～900℃时以脆性-半脆性流动为主;在900℃以上表现为塑性变形阶段。从宏观和微观角度分别用宏观试验、X射线衍射分析、断口分析研究大理岩的脆塑性转换,以此证明,在试验温压范围内影响大理岩脆塑性转换的首要因素是温度。     

花岗闪长岩和大理岩Kaiser效应研究之比较

通过比较花岗闪长岩和大理岩在低载阶段声发射信号特点以及Kaiser效应记忆先前应力、应变的能力 ,证明了Kaiser效应的机理在于对先前损伤的记忆。     

岩体爆破破碎的微观机理

利用扫描电镜对三种岩石的岩体及有机平板玻璃的爆破破碎现象进行了观测，对观测结果进行了分析、对比与讨论，分析了爆炸荷载作用下岩体破碎的微观机理。     

煤自燃反应微观机理过程论

在总结前人各种理论学说和实验观察基础上,以煤自燃过程宏观特性和微观结构变化规律为出发点,对煤自燃的发生、发展的过程进行详尽的阐述,形成了煤自燃反应机理过程论,并运用相关实验数据加以论证。     

深部不同深度岩石脆延转化力学行为研究

岩石脆延转化力学行为规律是深部岩石力学研究的重要内容之一,同时也是影响深地工程安全高效实施的关键因素。为研究深部不同深度岩石脆延转化力学行为差异性规律,以松辽盆地1 000～6 400 m不同赋存深度的砂岩、砾岩和安山岩为研究对象,开展了同一深度岩石不同应力水平下、不同深度岩石同一应力水平下以及不同深度岩石原位应力水平下的常规三轴实验,并采用峰前和峰后脆性指标分析了岩石的脆性特征,初步揭示了深部不同深度岩石脆延转化力学行为的关键影响因素与差异性规律。研究结果表明:不同深度岩石脆延转化并非是瞬时的,而是存在一个脆延性逐渐转换的应力区间。同一深度岩石不同应力水平下其脆延特征主要受围压影响。对于1 600 m深砂岩,其脆性整体上随着围压的增大而减小,出现了从脆性—延性—应变硬化的转变,并且其峰后塑性逐渐增强,直到峰后呈现完全塑性。50～70 MPa应力水平范围为1 600 m深砂岩的脆延转化区间;相同围压下不同深度岩石的脆延特征主要受其本身矿物组分的影响。对于松辽盆地岩石样品,其硬相矿物和中等相矿物的含量总体上随着深度的增加而增大,导致其脆性随深度的增加而增大,由浅至深表现出延性—脆延转化—...     

高温环境下大理岩热损伤特性的试验研究

采用MTS 810电液伺服材料试验系统对常温~800℃高温作用下大理岩的力学性能进行了研究,考察了大理岩的全应力-应变曲线、峰值应力、弹性模量等量的变化特征.结果表明:随受热温度升高大理岩的峰值强度和弹性模量不同程度上渐次降低,尤其是在不同温度段岩石强度降低具有突变性,800℃时大理岩的延性明显增强.基于岩石的应变强度理论和岩石强度的随机统计分布假设,采用损伤力学理论,考虑微元体破坏及弹性模量与温度之间的非线性关系,建立了单轴压缩下的大理岩损伤统计本构模型,给出了考虑温度效应大理岩损伤统计本构模型参数.通过与高温状态下单轴压缩实验结果相比较,显示了所建模型的合理性。最后探讨了温度对大理岩损伤特性的演化规律.     

低渗透含水介质渗透性能的初步研究

运用MTS公司生产的电液伺服机岩石力学试验系统测定低渗透含水介质的渗透率并分析了影响渗透率大小的主要因素。通过对该类介质的研究，为煤矿防治水服务，并为核废物的地下存贮提供空间资源。     

煤层内甲烷流动的微观机理研究的可行性探讨

采用分子动力学的相关理论,利用计算机模拟的方法,研究煤层内甲烷的解吸-扩散-渗流过程。介绍了煤层内甲烷流动的微观研究现状,说明了微观机理研究方法,指出了工作重点,证明研究方法可行。     

烧变岩石伺服条件下渗透特性试验研究

烧变岩是煤层自燃引起周围围岩变质而形成的,具有特殊的工程地质性质。通过伺服渗透试验所获得的应力-应变关系与渗透率-应变关系,分析了全应力-应变过程中烧变岩石渗透性随变形的变化特点,揭示了不同原岩性质的烧变岩石渗透率-应变关系的主要差异和渗透率-应力之间的关联性,最后阐述了烧变岩石变形过程渗透性特征参数的工程意义。     

兖州矿区红层全应力应变过程的渗透性试验研究

用瞬态渗透法试验了红层岩样全应力应变过程的渗透性,分析了不同岩性红层的应力-应变渗透率试验曲线以及在变形破坏过程中渗透性变化的规律。     

煤与瓦斯突出微观机理研究

构建了煤表面与CH₄的吸附模型,采用量子化学密度泛函（DFT）理论计算方法,在B3LYP/6-311G计算水平上,对构建的煤与CH₄分子吸附伴生体系结构进行优化,得到了吸附平衡态的几何构型,计算了吸附能和振动频率,从而得出煤与瓦斯突出微观机理：在矿井生产中,由地震、开采等引起采掘工作面围岩应力变化导致煤岩体破裂,煤岩体破裂产生频率范围宽广的电磁波.由量子化学密度泛函理论（DFT）计算得到煤与瓦斯的吸附为物理吸附,吸附能为1.16 kJ/mol.煤与CH₄吸附形成的伴生分子体系以量子化形式吸收宽频电磁波,导致该体系由基态变为激发态,使得瓦斯由吸附态脱附变为游离态,形成大量的游离态瓦斯,在弱面发生煤与瓦斯突出.     

煤岩全应力-应变过程中渗透特性的研究

选取安徽淮南张集矿的煤样,对加工成的9个标准试件(50 mm×H100 mm)进行全应力-应变过程中的渗透测试及CT扫描试验。渗透试验结果表明：煤岩的渗透率-应变曲线与应力-应变曲线具有相似的变化规律,且渗透率表现出应变滞后性,表明瓦斯在煤岩中的流动特性与受载过程中煤岩内部产生的损伤演化密切相关;围压使煤岩内部的瓦斯通道发生压密闭合,导致渗透率随围压的增大而减小。在渗透试验前后对试件进行CT扫描,结果表明,渗透试验前试件上基本观测不到有微观孔隙裂隙的存在,渗透试验后有明显的贯通裂缝产生,导致试件的渗透率在应力-应变峰后呈现急剧上升的趋势。     

不同温度循环作用后大理岩细观损伤特征的定量研究

通过单轴压缩试验和细观损伤特征量化试验,对经历20、100、300、450、600 ℃五种温度循环后的四川锦屏大理岩试样的宏观力学性质及相应的细观损伤特征进行了研究。试验结果表明:① 经历不同温度循环的大理岩单轴压缩破坏试样的细观尺度微裂纹主要由沿晶裂纹、穿晶裂纹及晶内裂纹组成,且裂纹相应的基本几何信息服从广义极限统计分布特征;② 由于试样中的沿晶裂纹和穿晶裂纹的100 ℃温度阈值特征,致使宏观尺度的大理岩试样在温度100 ℃前后表现出不同力学性质;③ 沿晶裂纹是在经历温度循环后大理岩试样单轴压缩破坏中起主导作用的微裂纹,穿晶裂纹有一定贡献,而晶内裂纹并未发挥显著作用。     

微观剩余油分布研究方法综述

通过文献调研发现,目前我国对微观剩余油分布的研究主要采用方法还是含油薄片分析法和微观仿真模型技术,但这2种方法存在明显的不足,主要体现在含油薄片制作困难且取心成本高;微观仿真模型与实际地层条件存在一定差距,存在明显的不确定性。在对文献调研的基础上,指出了传统方法的优势和不足之处,总结了一些新方法,也利用新技术对一些传统方法提出改善,展望了微观剩余油分布研究的发展趋势。     

砂岩全应力-应变过程气体渗透特性实验

以CO₂气体为介质,运用自制含气岩石力学试验系统对平顶山煤业集团一矿砂岩全应力-应变过程中的气体渗透特性、围压对砂岩渗透特性的影响进行了实验研究.试验结果表明：全应力-应变过程中砂岩渗透率变化具有明显的阶段性,且应变滞后性明显;峰后砂岩渗透率明显大于其起始渗透率;随着围压的增加,相同应变下砂岩试件的渗透率呈减小趋势,砂岩渗透率的变化率也趋于减小.     

基于分数阶微积分理论的泥岩蠕变损伤本构模型

泥岩在吸水膨胀时,其各力学参数均会发生明显变化。建立泥岩分数阶损伤蠕变模型结构图,引入描述岩石损伤程度的损伤变量,当应力水平超过岩石的长期强度时,在泥岩加速应变率加载情况下,建立基于分数阶微积分理论的非线性蠕变损伤模型,基于蠕变模型建立加速应变率加载情况下的泥岩蠕变本构模型。通过本构模型得到,在加速蠕变阶段,应变与时间呈指数函数关系。利用蠕变试验数据对所提出的模型进行验证,结果表明,分数阶β为岩体固有参数并且能够反映岩体硬度,在加速蠕变阶段,分数阶损伤蠕变本构模型能够较好地描述泥岩蠕变的应力—应变关系。     

陷落柱填隙物全应力-应变过程的渗流特性研究

岩溶陷落柱易导通含水层与煤层从而引发底板突水事故,已经成为我国华北地区下组煤开采的重要安全隐患。对于固结良好的陷落柱,其填隙物的渗透性直接影响着陷落柱的整体渗透性,且在采动压力的影响下,陷落柱填隙物的渗透性也在不断发生变化。为研究不同应力状态下填隙物渗透率的变化规律,对填隙物进行固结重塑,并利用MTS815.02渗流试验系统对重塑后不同初始含水率的填隙物试样进行了不同围压条件下的全应力-应变过程的渗流特性试验。试验结果表明:1)陷落柱填隙物全应力-应变过程渗透率的变化曲线可划分为压密段、破坏段和蠕变段,渗透率对应的呈现出减小-增大-减小的变化规律;2)填隙物的全应力-应变过程的渗透率峰值随围压的增大而减小,其峰值比与围压差存在指数函数关系;3)填隙物的初始渗透率和孔隙度随初始含水率的增大而增大,渗透率比和孔隙度比存在幂函数关系,在全应力-应变过程中渗透率峰值与初始值的差随初始含水率的增大而减小。     

低渗煤样全应力应变过程渗透特性试验

采用MTS815.02型岩石伺服试验系统对煤样进行了应力应变全过程渗透性试验,得到不同围压下煤样的全应力-应变曲线,探讨了全应力-应变过程中煤样渗透率-应变关系曲线的几何特性,研究了煤样变形和破坏过程中的轴向应变与渗透率之间的关系,分析围压对煤样渗透率变化的影响。结果表明,轴向应力对Darcy流渗透特性和非Darcy流渗透特性的影响是同步的,煤样渗透率的峰值滞后于应力应变峰值;随着围压增大,煤样的渗透率总体上呈下降趋势。     

煤岩变形力学特性及其对渗透性的控制

通过煤岩力学试验研究了煤岩物理力学性质和煤岩全应力-应变过程中的渗透规律。研究结果表明：煤的力学强度相对煤层顶底板岩石具有低强度、低弹性模量和高泊松比特性,易于产生塑性变形;在全应力-应变过程中具有明显应变软化现象的煤样,在微裂隙闭合和弹性变形阶段,煤岩体积被压缩,煤岩渗透率随应力的增大而略有降低或渗透率变化不大;在煤岩的弹性极限后,随着应力的增加,煤岩进入裂纹扩展阶段,煤岩体积应变由压缩转为膨胀,煤岩渗透率先是缓慢增加然后随着裂隙的扩展而急剧增大;在煤岩峰值强度后的应变软化阶段煤岩渗透率达到极大值,然后均急剧降低,峰后煤岩的渗透率普遍大于峰前。在全应力-应变过程中应变软化现象不明显或者具有应变硬化现象的煤样,煤岩全应力-应变过程中最大渗透率主要发生峰值前的塑性变形阶段,在煤岩峰值强度后的应变硬化阶段,随着煤岩应力的增大,煤岩渗透率减小,峰后煤岩的渗透率普遍小于峰前。     

圆管形带式输送机等张力过渡段的研究

通过对圆管形带式输送机过渡的成形分析,结合输送带的许可应变,推导出过渡段长度的计算公式及等张力过渡段截面曲线方程,并说明了过渡段的设计方法。