基于波速对渗透性反演的富水砂岩注浆效果分析

针对富水破碎砂岩注浆止水效果难以逐点检测的问题,提出采用声波测井反演渗透性,对细部止水效果进行评价。基于Wyllie-Clemenceau波速-孔隙率公式以及Kozeny-Carman渗透方程,建立了富水砂岩波速-渗透率理论模型。以湖南某地基注浆工程为研究对象,采用岩心试验、声波测井以及压水试验,获取了注浆前、后岩心及岩层的波速和渗透率,通过拟合岩心数据,验证了波速-渗透率模型,并发现其存在以下规律:波速与渗透率呈非线性负相关,关系曲线具有明显的变化率分界点;注浆影响骨架波速与岩性指数。将测井波速反演的各测点计算渗透率与压水试验渗透数据对比,验证了模型在工程中的可靠性。以计算渗透率为基础,建立了富水砂岩注浆效果定量评价体系,并对案例进行了评价。     

GO改性珊瑚砂水泥结石体氯离子阻滞机理研究

珊瑚砂地基远离大陆,在海洋环境下通过注浆或搅拌桩等工艺注入极少掺量氧化石墨烯（GO）的水泥浆液改善珊瑚砂地基,可以大幅提升珊瑚砂水泥结石体阻滞氯离子渗透性能。本文通过快速氯离子迁移试验（RCM方法）、扫描电镜（SEM）实验和Image-Pro Plus图像处理等,在对比分析河砂与珊瑚砂颗粒形态差异以及掺入GO前后微观结构变化规律的基础上,揭示了GO改性珊瑚砂水泥结石体阻滞氯离子渗透的作用机理。试验结果表明:颗粒棱角度高、形状不规则、多孔且含有内孔隙等原因是相同工艺条件下珊瑚砂水泥结石体阻滞氯离子渗透性远低于河砂水泥结石体的主要原因;当掺入质量分数0.02%的GO后,28 d和56 d的珊瑚砂水泥结石体阻滞氯离子渗透性能指标提升程度最高（39.43%与48.93%）,并与相同工艺条件下无添加GO的普通河砂水泥结石体指标相近;珊瑚砂水泥结石体阻滞氯离子渗透性能提升程度与GO掺量有关,两者先呈正相关而后呈负相关,0.02%质量分数为本文最佳试验掺入量;调控水泥水化产物生成规整有序的水化晶体形状,改善界面过渡区的形貌,填充内部裂纹的空间,修复孔隙的形貌特征是掺入GO影响珊瑚砂水泥结石体抗氯离子渗透性的主要原因。      

裂隙岩体渗流–损伤–断裂耦合模型及其应用

 从岩体结构力学和细观损伤力学的角度出发,根据裂隙发育与工程尺度的关系,建立合理且适用的裂隙岩体渗流–损伤–断裂耦合数学模型,该模型能真实反映渗流场与应力场耦合作用下裂隙岩体的损伤演化特性,并能模拟由于渗透压的存在和变化引起的拟连续岩体内翼形裂纹的开裂、扩展和贯通等损伤演化特性和高序次贯通裂隙的张开、闭合。建立考虑渗透压力的三维含水裂隙岩体弹塑性断裂损伤本构方程和损伤应力状态作用下流体渗流方程,给出该数学模型的求解策略与方法,开发裂隙岩体渗流–损伤–断裂耦合分析的的三维有限元计算程序DSDFC.for。该计算程序能模拟岩体分步开挖、应力和渗流边界的动态变化,对裂隙岸坡蓄水加载过程进行渗流–损伤–断裂耦合分析,发现水库蓄水后岸坡山体的竖向抬升,随水位上升岸坡破损区增大,断层塑性区向岸坡深部扩展,与裂隙渗流比较,拟连续岩体渗流滞后。     

牛马司水井头矿粉砂岩分级加载条件下的流变特性

取牛马司水井头煤矿粉砂岩,用RMT-150C微机控制电液伺服岩石力学机测得了粉砂岩的相关力学参数;在RYL-600仪器岩石剪切流变试验仪上采用分级加载方式进行岩石流变试验,得到了位移-时间曲线;处理位移-时间曲线为应变-时间曲线,分析应变-时间曲线,发现该粉砂岩有弹性-粘性-粘弹性的流变特性,这与伯格斯模型性质相似;用MATLAB对试验数据进行伯格斯方程拟合,得出4个应力水平下粉砂岩的流变拟合曲线,发现拟合曲线能较好地反映实验数据,表明伯格斯模型能较好地反映粉砂岩的流变特性;并求出了不同应力水平下粉砂岩流变模型的各项参数.     

碎石桩、灰土桩复合地基桩土应力与变形模量关系试验研究

在试验室条件下,用碎石或灰土圆柱芯增强体与粘性土组成复合地基单位桩模型,模拟试验现场碎石桩和灰土桩的工作状态,探讨桩土复合体的变形模量比与桩土应力比之间的关系。试验表明：无论是在水平方向还是在纵向,复合体的变形模量和强度都不是两种材料的变形模量和强度按一定几何比例的简单叠加;两种材料变形模量比值也不能反映复合试样桩土间的应力分配。     

双向压缩下含孔洞和加固圈的类岩石材料强度特性实验

利用RYL-600微机控制岩石剪切流变仪进行不同侧压下双向压缩试验,对含孔洞类岩石结构进行力学分析。试验结果表明:(1)试件在双向压缩条件下全应力-应变曲线分4个阶段:试件内部孔隙的闭合阶段、弹性变形阶段、塑性变形阶段、应力迅速下跌阶段;(2)在双向压缩下,试件的全应力-应变曲线表现出塑性-弹性-塑性体的性质,曲线大致呈S型;(3)在双向压缩下,同侧压下加固圈对试件的峰值强度有着较为明显的积极影响,同加固圈厚度不同侧压下试件的峰值强度会随着侧压的升高而升高;(4)同加固圈厚度下试件的峰值应变随侧压的增大而增大。同侧压下试件的峰值应变也随加固圈厚度的增大而增大。     

含高盐份泥岩夹层的盐岩蠕变特性研究

含高盐份泥岩夹层的盐岩蠕变特性是油气储库稳定性的关键问题所在.通过对湖北应城含高盐份泥岩夹层的盐岩160天的单轴压缩蠕变实验研究,可知湖北应城含高盐份泥岩夹层的盐岩具有良好的蠕变特性,且纯盐岩蠕变应变高于泥岩夹层,横向应变大于泥岩夹层.根据试验结果,分析了含高盐份泥岩夹层的盐岩的蠕变曲线特征,建立了含高盐份泥岩夹层的盐岩的蠕变理论模型,获得了含高盐份泥岩夹层的盐岩的粘弹塑性本构方程,并拟合了参数,为我国含高盐份泥岩夹层的盐岩矿床油气储库的稳定性分析提供了依据.     

面向工程的结构力学课程教学模式研究

针对结构力学课程的重要性,阐述了结构力学课程的建设目标,在此基础上,从教学内容、教学方法、教学手段、考核方法等方面对面向工程的结构力学课程新型教学模式进行了研究,以提高教学质量,强化学生的市场竞争力。     

类岩石材料有序多裂纹体单轴压缩破断试验与翼形断裂数值模拟

为研究断续岩石裂纹产状特性对岩体强度的影响和岩桥破断规律,在水泥砂浆中预制有序多裂纹体,开展单轴压缩下类岩石材料有序多裂纹体破断试验。研究发现：有序多裂纹体破断模式主要为排间翼形拉裂纹贯通、排间拉伸—剪切裂纹贯通和排内倾斜剪切裂纹贯通。当裂纹倾角较小（如倾角为25°和45°）时,随裂纹密度的增加,试件表征峰值强度总体上呈衰减趋势,而残余强度总体上呈增加走势;裂纹倾角较大（如倾角为75°和90°）时,裂纹密度对表征峰值强度无显著影响,其残余强度特性表现不明显;相同裂纹密度下倾角从25°变化到90°,试件表征峰值强度总体上呈增加趋势。提出主控岩桥贯通模式的概念,倾角25°试件的主控岩桥贯通模式大都是斜对角线上排间拉伸-剪切裂纹贯通;倾角45°试件的主控岩桥贯通模式为：翼形裂纹贯通和斜对角线方向上共面次生剪切裂纹贯通两种模式。裂纹尖端应力-应变集中特性揭示了压剪裂纹尖端的拉应变集中是岩石翼形裂纹萌生的本质原因,而裂纹端部的双向压应力-应变集中导致次生剪切裂纹萌生。从岩石断裂力学基本理论出发,引入点剪切安全系数,构建基于ANSYS的岩石多裂纹体翼形断裂扩展的数值分析模型,阐明了单轴压缩下有序多裂纹体翼形断裂贯通的力学机制,其数值结论与物理试验基本相吻合。     

节理剪胀耦合的岩体渗透特性数值研究与经验公式

利用UDEC软件,建立岩石节理剪胀导致岩体渗透特性改变的离散元数值模型,探讨节理剪胀效应对岩体等效渗透系数的影响。数值研究表明,在节理法向闭合和节理剪胀两种机制的共同作用下,随偏应力系数的增加,岩体等效渗透系数遵循先减小后增加的变化规律。当偏应力系数较小时,节理法向闭合机制占主导因素,导致等效渗透系数随偏应力系数的增大而减小;当偏应力系数较大时,节理剪胀机制占主导因素,导致等效渗透系数呈数量级增加。在岩体等效渗透系数的流固耦合方程中必须体现节理剪胀因素。提出的裂隙岩体等效渗透系数经验公式考虑了节理法向闭合和节理剪胀对等效渗透系数的贡献,且物理意义明确;最后参考J.ZHANG的实验研究成果验证了经验公式的合理性。