石油工程岩石强度与变形尺度效应研究现状综述与建议

岩石强度与变形存在显著的尺度效应。本文对石油工程岩石强度尺度效应根源、强度与变形尺度效应规律及影响因素进行总结分析,并对未来研究方向给出了建议。结果表明:非均质性理论和端部摩擦效应理论是解释岩石强度尺度效应根源的主要理论,但实际岩石强度必然受到二者共同制约,区别在于不同尺度岩样,起主导作用的因素不同;岩石强度与变形尺度效应规律目前仍存在较大分歧,各预测模型普适性有待提高;岩石类型、非均质度等10个因素均影响岩石强度与变形尺度效应规律;建立行业统一的测试和评价标准、开展储层条件下的岩石强度与变形尺度效应实验等6个方向是未来石油工程岩石强度与变形尺度效应的研究重点。岩石强度与变形尺度效应研究对于钻井安全和压裂设计等具有重要指导意义。     

灰岩强度的尺度效应研究

通过水口山康家湾矿采集的岩样,利用岩石力学试验机对不同直径和不同高度的灰岩进行了大量的单轴压缩试验,研究了不同高径比岩样的变形和破坏形式。结果表明:岩石高度对岩石强度峰值以前的变形特性没有显著的影响;当直径一定时,随着长度的增大,岩样的破裂形式由复杂的平行破坏变为剪切破坏。同时指出,通过增加垫块的刚度可以减小端面的摩擦效应。同时对由于取样造成的岩样强度降低的原因进行了分析。     

鄂尔多斯盆地长7段页岩强度与变形尺度效应规律试验研究

页岩层理结构发育,非均质性极强,其强度与变形特征存在显著的尺度效应现象,致使室内小尺度岩样测试结果在表征矿场大尺度页岩岩体力学性质时存在局限性。为探究页岩强度与变形的尺度效应规律,以鄂尔多斯盆地延长组长7段陆相页岩露头为研究对象,采用RTR-1000岩石三轴测试系统对11块高径比为2,直径为17,20,25和38 mm等4类岩样尺度进行单轴压缩试验,分析页岩强度与变形的尺度效应规律及其内在机理,在此基础上,提出一种新的适用于页岩的强度尺度效应模型,并初步得到室内岩样在表征页岩矿场岩体时的合理测试尺度。结果表明:绝大多数描述页岩强度与变形的力学参数存在显著的尺度效应现象,其中弹性模量和泊松比随岩样尺度增大而增大,峰值强度、峰值应变、残余应变、残余应力和破裂时间等随岩样尺度增大而减小;不同尺度的页岩在弹性变形向脆性破坏转变时均是瞬态的,不存在明显的塑性屈服段,且破裂前均为线弹性变形,破坏后均为拉伸-剪切破坏,但剪切角较小,均在10°以内;页岩强度与变形参数的尺度效应现象是由岩样的加载方向、层理面方向、层理面力学性质和微观缺陷不均匀分布等共同造成的;基于Griffith微裂纹强度理论模型得到...     

边坡岩石强度与岩体强度的工程变换

应用CSIR法、费辛柯法、格吉法、霍克法以及经验折减法对姑山露天采矿场边坡进行了岩石与岩体抗剪强度的工程变换,最后推荐了适用于该露天采矿场边坡岩体抗剪强度稳定性计算取用值。     

边坡岩石强度与岩体强度的工程变换

应用CSIR法、费辛柯法、格吉法、霍克法以及经验折减法对姑山露天采矿场边坡进行了岩石与岩体抗剪强度的工程变换,推荐了岩体抗剪强度边坡稳定性计算取用值.     

金川岩石力学与工程地质研究的历史现状与展望

一、金川岩石力学与工程地质的问题金川有色金属公司是我国最大的镍、钴、铂族金属采矿、选矿、冶炼特大型联合企业。金川矿山的矿体具有“深、大、富、碎”的特点，深——矿体埋藏深，均在500～600m以下，最深至1000m左右；大——金川镍矿是世界第二大硫化镍矿床，占全国已探明镍储量的70％以上；富——矿石含镍品位高，伴生金属品种多，可综合回收的金属元素多；碎——矿体和围岩经过多次地质构造运动，断层、节理和构造裂隙发育，致使矿岩不稳固，地压大。这些特点既决定了金川矿山具有雄厚的资源优势和广阔的发展前景，同时也给矿石的回…     

第Ⅱ类岩石变形规律在隧道工程中的应用

通过对第Ⅱ类岩石变形机理的分析,得到第Ⅱ类岩石变形具有脆裂性,在隧道工程中主要表现为突然崩塌.从该类岩石的特性着手并结合隧道工程施工环境进行分析,得出诱发崩塌的原因主要与岩石的强度、冲击应力、扰动荷载、施工质量等有关系,尤其在特殊环境下多个因素同时出现,更容易发生不良地质灾害,并提出了一套规避不良地质灾害发生的预控方案.     

矿业工程可靠性研究现状与展望

本文在参阅和总结国内外有关资料的基础上,系统地介绍了矿业工程可靠性研究的现状。阐述了矿业工程可靠性研究的特点和基本内容,并结合作者在该领域中的近期研究成果和矿物开采理论研究的实际需要,对矿业工程可靠性研究的末来进行了展望。     

加载条件对岩石强度尺寸效应及REV的影响研究

应用岩石破裂过程分析系统RFPA,开展不同加载方式下岩石尺寸效应及其特征单元体的对比分析,探究内在规律。研究结果表明,在限制水平向位移的情况下,岩石的尺寸效应跟单轴压缩时相比,表现更为明显,其抗压强度的REV小于水平向自由边界的REV,但同等参数下岩石的单轴抗拉强度却不会表现出明显的尺寸效应,研究结果对准确测定这些加载条件下的岩石材料的实验尺寸具有一定指导意义。     

砂岩变形率与水理效应的力学特性研究

通过不同变形加载速率下干燥和饱水岩样的单轴压缩试验,研究了砂岩抗压强度、 弹性模量、峰后应变和声发射特性的变形率效应和水理效应,定义力学参数的强化和弱化 因子,建立考虑砂岩变形率和水理效应的一维本构模型并进行验证。 结果表明:① 干燥砂 岩的应力-应变曲线包括弹性、弱塑性和破裂三个阶段,饱水砂岩则出现较长压实阶段,同 时弹性阶段缩短,塑性阶段增长。 ② 加载速率对干燥和饱水砂岩的抗压强度均具有强化作 用,抗压强度的率效应强化因子随加载速率的增大而增大;水对砂岩抗压强度具有弱化作 用,且水理效应弱化因子随加载速率的增大而增大;随着加载速率的增大,干燥和饱水砂岩 抗压强度的差值逐渐减小。 ③ 加载速率对干燥和饱水砂岩的弹性模量均具有强化作用,且 随加载速率呈线性增大趋势;水对砂岩弹性模量具有弱化作用,不同加载速率下砂岩弹模 的弱化因子变化不大。 ④ 加载速率对砂岩峰后应变的影响较小,饱水砂岩的峰后应变远大 于干燥砂岩,峰后应变的水理强化因子对加载速率不敏感。 ⑤ 砂岩的声发射信号随着加载 速率的增大而增多;相对于干燥砂岩,饱水砂岩的声发射能量累积速度明显推迟,但能量累 积的总量增大3~5 倍。     

煤矿软岩巷道工程支护的研究现状与展望

煤矿软岩巷道工程支护,尤其是深部高应力软岩巷道支护,一直是矿业工程难点问题之一。随着矿井开采规模的增大和开采深度的不断加大,软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出,软岩问题愈趋严重,直接影响煤矿安全高效生产。软岩巷道支护问题的研究得到了国内外有关学者的高度关注,经过国内外专家大量的理论研究、现场试验与测试、实验室实验等手段,在软岩巷道工程支护理论和支护技术方面取得了大量的研究成果。在分析和总结煤矿软岩巷道支护常用支护技术的基础上,提出高强度锚杆、锚注支护及联合支护将成为软岩巷道支护新的发展形式。     

岩石声发射Kaiser效应研究现状及展望

由于原岩应力现场测量存在着施工困难、测量过程复杂、测量环境要求高等问题,通常只能利用较少的现场测量点获取地下空间区域的原岩应力信息,岩石力学与工程界一直在寻求相对简便易行的原岩应力测量方法.其中,岩石声发射Kaiser效应是一种可以在室内测量原岩应力的重要方法.岩石声发射Kaiser效应已有超过半个世纪的研究历程,至今...     

深层软岩中硐室导巷法围岩变形规律研究

通过采用FLAC3D有限差分程序并结合现场实测,对深层软岩硐室导巷法围岩变形规律进行了动态模拟研究。分析了从导硐、一次支护、刷扩至永久支护过程中软围岩的变形规律,为深层软岩中巷道的掘进和支护设计提供了依据。     

软岩巷道围岩变形规律及支护方案研究

以郑兴矿为研究背景,通过实验室压缩试验和现场变形监测分析,得到了软岩巷道变形特征并验证了支护的合理性.结果表明,围岩变形具有明显的非对称、非均匀性,深部变形量逐步减小;支护初期围岩收敛较大,后期变形速率逐渐减小;"锚网索喷"联合支护能够有效控制围岩变形,保证巷道安全.     

考虑尺寸效应的裂隙岩体强度损伤力学研究

根据岩体裂隙网络的层次性分布特点, 研究岩体裂隙分形结构的标度不变区间, 以此划分岩体宏观损伤的不同层次。通过确定相对无损尺度, 利用分形结构的标度不变性, 在连续介质损伤力学框架内, 预测岩体强度损伤, 并根据统计强度理论, 预测在荷载条件下岩体强度的损伤演化。研究表明, 岩体强度的初始损伤及其演化存在一定的尺度效应。     

复杂围岩环境下巷道变形破坏特征及支护技术

针对大佛寺煤矿胶带运输巷支护难题,采用工程地质调查、理论分析等手段,分析了复杂围岩环境下巷道的变形破坏特征,得出围岩特性、底板围岩遇水膨胀、采动影响、支护结构的不耦合是导致巷道大变形的主导因素。提出了"高强高预应力锚杆(索)+底角锚杆"支护技术控制巷道围岩稳定性。工程应用结果表明,该支护形式,可以有效控制巷道围岩的剧烈变形,大幅度提高巷道的安全性。     

高岭石软岩吸水尺度效应试验研究

通过对以高岭石含量为主软岩块体自然吸水率的对比试验,研究了不同尺度软岩块体泡水不同时间以及经历不同干湿循环次数后块体吸水率的变化规律,并就其吸水差异性进行了探讨。研究结果表明:随着泡水时间的增加,高岭石软岩吸水率呈负指数关系增加,在泡水初期增速较大,随后逐渐变缓,并趋于稳定;软岩吸水具有明显的尺度效应,饱和吸水率随块体尺度的增加而降低,并趋于一个稳定值;随着干湿循环次数的增多,岩样块体的饱和吸水率增大,增速逐渐变缓,并趋向于某一恒定值。     

不规则岩石点荷载强度试验的尺寸效应

采用现场拾得的不规则新鲜岩块进行点荷载强度测试,记录试验岩块的尺寸,分析所测得的试验结果。结果表明：影响点荷载强度的因素主要是试样岩块的厚度和宽度,其长度对测试结果几乎没有影响。宽度50~100 mm、厚度30~50 mm时试验效果最佳,且点荷载强度随尺寸的变化呈一定规律的变化。     

我国推行岩土工程体制的回顾与展望

介绍我国推行岩土工程体制的性质并对今后发展进行了展望。