王志乔【设计作品】

王志乔（1979-）。男，汉。湖北荆州人，武汉大学工程硕士，长江大学艺术学院讲师。

污染场地原位立体修复工艺研究

我国土壤地下水污染已呈现从点状污染向带状和面状污染发展的态势,因原位注入方法无需开挖、扰动小、成本低,已成为场地污染修复的发展热点和方向。目前国内关于药剂喷射注入修复技术方面的研究十分缺乏,无法满足场地污染治理的需求。针对传统修复药剂投放工艺对地面扰动大、钻孔工作量大的问题,在对污染场地典型污染羽和污染物进行归纳分析的基础上,针对不同形态的污染羽设计了垂直井、水平井和多分支井工艺,提出了点-面结合的药剂原位精准喷射注入工艺,通过场地试验研究,初步形成了原位注入立体修复技术方法,以期实现污染地层的精准高效注入和大面积修复,为污染场地高效、精准、环保原位修复奠定基础。

污染场地原位喷射注入工艺与修复机制研究

我国地下水污染已呈现从点状污染向带状和面状污染发展的态势,传统修复材料投放工艺粗糙、在含水介质中难扩散,且地下水存在分层、赋存状态多变,注入参数控制难度大,易导致各层水交叉污染等问题。针对这些问题,本文提出了集垂直/导向钻进、旋转喷射注入、微压压裂扩散、扩张封隔等一体的原位喷射注入工艺,研制了配套钻进—注入一体化钻具,总结了喷射注入过程中修复材料的运移和修复机制,为污染场地原位修复系统的设计奠定基础,为绿色精准修复提供参考。

大变形扭转剪应变定义的误差分析

以变形前互相垂直线元角度改变量的正切为工程剪应变的度量,考虑圆杆塑性大变形扭转的Swift效应或轴向伸长效应,从变形分析角度指出,实心圆杆大变形扭转时从变形分析角度给出的定义能够准确描述剪应变,而由小变形推广得到的两种定义将产生误差.黄铜实心圆杆塑性大变形扭转的结果进一步表明,在小变形情况下,三种剪应变定义均适用,随着变形的增加,由小变形推广得到的两种剪应变定义将产生的误差也增加.

地质工科力学课程研究性教学中力学史知识的融入

以培养学生的实践和创新能力为核心,本文从引入力学史的角度,探讨如何将模块化力学课程体系讲活,激发学生的学习兴趣,启发创新思维,培养科学精神。

地质工科“工程流体力学”课程思政探索与实践

考虑我校地质类行业特色实际情况以及工程流体力学课程自身的应用基础特点,通过融入人文素养的模块化工程流体力学课程体系构建、学科和德育层面的思政元素挖掘、课程思政教学设计和实践,探索和实践把"立德树人"作为工程流体力学课程教育根本任务的融入式教育新模式。

一类非对称各向同性张量函数导数的不变表示

将Dui和Chen于2004年提出的求解对称各向同性张量函数导数的方法推广到一类满足可交换条件的非对称各向同性张量函数情况,此类函数比以往研究的更具一般性.在有3个不同特征根时,由可交换性引进张量函数相对应的标量函数,进而求得此类非对称各向同性张量函数及其导数的不变表示形式.在2或3重特征根时,利用求极限的办法给出此类张量函数及其导数的表示形式.

基于Drucker-Prager准则的岩石弹塑性损伤本构模型研究

大多数岩石材料软化本构模型在硬化函数中引入塑性内变量来表示材料的硬化/软化性质,但并不能反映岩石微裂隙损伤对材料力学性能的影响及单轴拉伸和压缩所表现的初始屈服强度f0与屈服极限fu的差异。基于D-P准则同时考虑塑性软化及损伤软化,建立岩石类材料的弹塑性本构关系及其数值算法。塑性屈服函数采用Borja等的应力张量的硬化/软化函数,反映塑性内变量及应力状态对硬化函数的影响;由于岩石损伤软化是微裂隙扩展所导致的体积膨胀引起的,因此,提出用体积应变表征岩石损伤变量的演化,并用回映隐式积分算法编制了岩石的弹塑性损伤本构程序。对单轴压缩及拉伸荷载作用下的岩石材料试验进行数值模拟,结果表明,所提出的岩石弹塑性损伤本构模型可以较好地符合岩石材料的力学特性。

基于压缩载荷下微裂纹扩展的微观力学岩石弹塑性损伤模型研究

建立基于微裂纹扩展的岩石弹塑性损伤微观力学模型。压缩载荷下微裂纹尖端翼裂纹稳定扩展表征岩石的微观损伤,基于应变能密度准则用Newton迭代法求复合型断裂的翼裂纹扩展长度,并采用微裂隙统计的二参数Weibull函数模型反映绝对体积应变对微裂纹分布数目影响,进而用翼裂纹扩展所表征的应力释放体积和微裂纹数目来表示含有微裂隙的岩石损伤演化变量;宏观塑性屈服函数采用Voyiadjis等效塑性应变的硬化函数,反映塑性内变量对硬化函数的影响;建立岩石的弹塑性损伤本构关系及其数值算法,并用回映隐式积分算法编制弹塑性损伤模型的程序。分析弹塑性损伤模型的基本特性和围压对岩石损伤的影响,并从围压和短微裂隙长度等因素分析弹塑性损伤模型的岩石的损伤和宏观塑性特性。以2个单轴压缩岩石试验为例验证该模型。结果表明:所提出的弹塑性损伤模型与数值和试验结果比较吻合。

压缩载荷作用下岩石的细观损伤和塑性研究

建立岩石微裂纹扩展的细观力学模型,研究了岩石的细观损伤和塑性性质。压缩载荷下微裂纹尖端翼裂纹稳定扩展表征岩石的细观损伤,采用应变能密度准则求解复合型断裂的翼裂纹扩展长度,微裂隙统计的二参数Weibull函数模型反映绝对体积应变对微裂纹分布数目影响,进而用翼裂纹扩展所表征的应力释放体积和微裂纹数目来表示含有微裂隙的岩石损伤演化变量;宏观塑性屈服函数采用Voyiadjis等的等效塑性应变的硬化函数,反映了塑性内变量对硬化函数的影响;建立岩石模型的本构关系及其数值算法,并用回映隐式积分算法编制了模型的本构程序。分析弹塑性损伤模型的围压对岩石损伤的影响,并从围压和短微裂隙长度等因素分析模型的岩石的损伤和宏观塑性特性。

连续管振动减摩钻井技术研究

连续管振动减摩钻井技术可以较好地降低连续管钻井过程中的摩擦阻力。构建了连续管振动减摩钻井模型,对连续管的受力及运动进行了分析。通过搭建振动钻进试验台,模拟激振器在连续管屈曲段的微井眼振动能量,开展相应的振动试验对连续管振动钻井技术进行了验证,并对不同条件下的井筒摩阻进行了比较分析。分析结果表明,轴向振动减摩效果优于旋转振动减摩效果,适当增加振动频率可提高减摩效果,应优先发展轴向振动减摩工具与钻井工艺方法;合适的振动幅度、振动频率与连续管的整体力学性能、地层特性有关;单纯通过井下工具虽可达到减摩降阻效果,但增加了井下结构的复杂性,给钻井带来了额外风险。

单轴压缩非贯通节理岩石尖端塑性区及弹塑性断裂模型研究

基于Drucker-Prager(下简称D-P)准则,建立压缩载荷作用下的非贯通节理岩石的弹塑性断裂模型。针对节理岩石小范围屈服翼裂纹尖端塑性区,推导了D-P屈服准则的纯Ⅰ、纯Ⅱ及Ⅰ、Ⅱ复合型3种翼裂纹无量纲塑性区径长函数,并与Mises准则的塑性区进行对比;结果表明,D-P准则的Ⅰ型和复合型塑性区较Mises屈服准则的塑性区大,且其II型及Ⅰ、Ⅱ复合型塑性区在翼裂纹上下表面不连续。进一步,引入断裂软化因子以表征节理岩石裂隙断裂扩展后的断裂软化规律,考虑非贯通节理岩石复合型断裂软化,是由于节理尖端翼裂纹应变能密度超过最小应变能密度导致其成核扩展引起的,提出用应变能密度的指数函数形式表征断裂软化变量的演化;塑性屈服函数采用Borja等的应力张量3个不变量的硬化/软化函数,反映塑性内变量及应力状态对硬化函数的影响;建立节理岩石的弹塑性断裂本构关系及其数值算法,并用回映隐式积分算法编制了弹塑性断裂模型的程序。以单轴压缩下非贯通节理岩石为例,分析岩石断裂韧度、节理摩擦系数和节理倾角等参数的影响,结果表明,所提出的弹塑性断裂模型与数值和试验结果比较吻合。

特深孔地质岩心钻探钻孔口径及管柱规格研究

针对5000 m地质岩心钻探基础准则与依据缺失,油气钻井与岩心钻探工艺及装备差异大等问题,本文梳理分析了国内外深部地质岩心钻探口径系列及管柱规格,厘定了基本外界条件及相互关联要求,开展了特深孔岩心钻探环空水力学计算与绳索取心钻杆的等强度设计,初步构建了以绳索取心钻进工艺为主体的5000 m特深孔钻探口径系列与钻(套)管柱规格。

基于边界元法的三相声子晶体能带结构的计算

发展了计算二维三组元局域共振型声子晶体带隙结构的边界元法,该方法在一个单胞内分别对基体和含有包覆层的嵌入体(三相材料)建立边界积分方程,在基体边界上施加Bloch条件,并考虑不同相之间的界面条件后得到一个线性的特征值方程。该方法的计算结果和对应的二组元体系计算结果进行了比较,结果表明,在三相体系中声波发生局部共振,此时中间包覆层材料的作用类似于一个软弹簧;而且由于包覆层材料的密度很低且声速很小,所以对应的系统共振频率较低,使声带隙出现在较低频段。另外,本文还分析了"包覆层"材料的特性以及边界元法计算三组元声子晶体的特点。