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Determining representative elementary volume size of in-situ expansive soils subjected to drying-wetting cycles through field test 被引量:3
1
作者 CHENWei LI Guo-wei +3 位作者 HOU Yu-zhou WU Jian-tao YUAN Jun-ping Andrew Cudzo AMENUVOR 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第10期3246-3259,共14页
Cracks resulting from cyclic wetting and drying of expansive soils create discontinuities and anisotropy in the soil.The representative elementary volume(REV)defined by the continuous-media theory cannot be applied to... Cracks resulting from cyclic wetting and drying of expansive soils create discontinuities and anisotropy in the soil.The representative elementary volume(REV)defined by the continuous-media theory cannot be applied to cracked expansive soils that are considered discontinuous media.In this study,direct shear tests of three different scales(30 cm^(2),900 cm^(2),1963 cm^(2))and crack image analysis were carried out on undisturbed soil samples subjected to drying-wetting cycles in-situ.The REV size of expansive soil was investigated using the crack intensity factor(CIF)and soil cohesion.The results show that soil cohesion decreased with increasing sample area,and the development of secondary cracks further exacerbated the size effect of sample on cohesion of the soil.As shrinkage cracks developed,the REV size of the soil gradually increased and plateaued after 3−5 cycles.Under the same drying-wetting cycle conditions,the REV size determined using soil cohesion(REV-C)is 1.75 to 2.97 times the REV size determined using CIF(REV-CIF).Under the influence of shrinkage cracks,the average CIF is positively correlated with the REV size determined using different maximum permissible errors,with the coefficient of correlation greater than 0.9.A method for determining the REV-C based on crack image analysis is proposed,and the REV-C of expansive soil in the study area under different exposure times is given. 展开更多
关键词 representative elementary volume(rev) drying-wetting cycles expansive soil crack intensity factor(CIF) COHESION cracks
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二氧化碳地质封存与利用新进展
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作者 王光付 李阳 +2 位作者 王锐 周银邦 贾英 《石油与天然气地质》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1168-1179,共12页
为了推动碳减排,实现碳中和目标,分析研究了CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)技术进展,提出了存在问题和发展方向。研究表明:全球CCUS产业发展迅速,截至2023年底,全球大型CCUS项目数量达到392个,比2022年增加了一倍,已初步具备商业化运营... 为了推动碳减排,实现碳中和目标,分析研究了CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)技术进展,提出了存在问题和发展方向。研究表明:全球CCUS产业发展迅速,截至2023年底,全球大型CCUS项目数量达到392个,比2022年增加了一倍,已初步具备商业化运营的技术条件。CO_(2)封存与利用研究应用不断取得新进展:①CO_(2)地质封存体表征和建模采用表征体元(REV)技术,将微观尺度的属性应用于宏观尺度的地质模型,用应变张量数据进行封存体动态表征和监测。综合应用地球化学成像、微地震、地温以及大气监测技术方法进行封存体泄漏监测。建立不同沉积类型储层模拟技术,模拟封存体内不同CO_(2)羽流迁移情景和封存潜力。②大数据和人工智能广泛应用于CCUS。建立了基于深度学习和耦合地质力学的CO_(2)封存风险快速评估代理模型。用机器学习预测或评估剩余油区CO_(2)提高采收率和封存效率。③CO_(2)驱油新技术及应用新领域取得新进展。发展了CO_(2)驱与低矿化度水驱交替注入、CO_(2)微纳米气泡驱油、CO_(2)加增黏剂驱油和CO_(2)泡沫驱油等技术,应用于矿场试验取得良好效果。CO_(2)驱油领域从中-低渗透砂岩油藏、致密砂岩油藏拓展到残余油带、页岩油藏及天然气藏。CCUS也面临长期封存安全性、经济性、技术不确定性等问题和挑战,需要进一步完善法律、法规,开展多学科研究与技术创新,加强国际合作,大力发展CO_(2)地质封存与利用新技术,保障CO_(2)长期封存安全性,提高商业运营经济性。 展开更多
关键词 安全性评价 表征体元(rev) 微纳米气泡 残余油带(ROZ) 地质封存体 CO_(2)驱油 CO_(2)捕集与封存(CCS) CO_(2)捕集、利用与 封存(CCUS)
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季节性冻土层埋地管道围岩稳定性分析
3
作者 王志国 曹静 +3 位作者 赵越超 韩强 杜佳华 滕振超 《当代化工》 CAS 2024年第4期925-933,共9页
中国作为世界冻土大国,近一半国土含有不同种类的冻土,在油气管道的敷设过程中冻土、冻岩问题不可避免,因此研究埋地管道周围岩石稳定性十分重要。弹性模量是分析及评价岩石结构完整性与稳定性的重要指标,埋地管道围岩宏观及微观组成结... 中国作为世界冻土大国,近一半国土含有不同种类的冻土,在油气管道的敷设过程中冻土、冻岩问题不可避免,因此研究埋地管道周围岩石稳定性十分重要。弹性模量是分析及评价岩石结构完整性与稳定性的重要指标,埋地管道围岩宏观及微观组成结构及分布特征等对岩石弹性模量有重要影响,目前研究存在一定不足。基于多孔介质表征单元体方法,建立了饱和冻岩弹性模量计算模型。利用所建模型,以砂岩体结构为例进行了模拟计算,分析了孔隙率、含水率以及通道构成系数等变化对岩石弹性模量的影响特性。结果表明:模型的弹性模量随孔隙率的增大呈下降趋势;当孔隙率恒定时,弹性模量随含水量的增大而减小,随通道构成系数的增大而减小。 展开更多
关键词 埋地管道 弹性模量 表征单元体 多孔介质 季节性冻土层
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非常低延展性裂隙岩体REV存在性研究 被引量:7
4
作者 张莉丽 张辛 +3 位作者 王云 王吉亮 王允 于青春 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期20-25,共6页
裂隙岩体渗流问题一直是水文地质与工程地质的前沿课题之一,等效多孔介质模型是裂隙岩体渗流研究和工程应用的主要方法,此方法的重点在于裂隙岩体渗流模型即典型单元体(REV)的确定。本文采用作者自行开发的离散元软件FractureToKarst,... 裂隙岩体渗流问题一直是水文地质与工程地质的前沿课题之一,等效多孔介质模型是裂隙岩体渗流研究和工程应用的主要方法,此方法的重点在于裂隙岩体渗流模型即典型单元体(REV)的确定。本文采用作者自行开发的离散元软件FractureToKarst,根据国际岩石力学协会对岩石的分类,讨论了非常低延展性裂隙岩体典型单元体(REV)的存在性及大小,并给出确定其存在性的一般方法。通过研究可知,非常低延展性裂隙岩体REV存在的条件就是裂隙平均间距在0.2m以下,即极密间距、很密间距和密间距裂隙岩体存在REV。裂隙平均间距大于0.2 m,即中等间距、宽间距、很宽间距和极宽间距裂隙岩体不存在REV。 展开更多
关键词 裂隙岩体 渗流 典型单元体(rev) 离散元
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基于数值试验的节理岩体变形特性REV研究 被引量:7
5
作者 张红亮 王水林 李春光 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第A02期3643-3648,共6页
根据随机节理网络程序,得到多组随机节理岩体数值模型,通过数值试验获得多组随机节理岩体模型的应力-应变曲线。首先在试件尺寸及节理概率分布特征参数不变时,获得在一定围压下试件的应力应变曲线变化规律。然后考虑试件尺寸变化对岩体... 根据随机节理网络程序,得到多组随机节理岩体数值模型,通过数值试验获得多组随机节理岩体模型的应力-应变曲线。首先在试件尺寸及节理概率分布特征参数不变时,获得在一定围压下试件的应力应变曲线变化规律。然后考虑试件尺寸变化对岩体应力-应变曲线的影响。通过上述2类工况数值模拟结果进行分析发现,试件尺寸小时,变形曲线比较分散,随着尺寸的增大,曲线趋于一致,说明节理岩体变形曲线存在尺寸效应,岩体变形特性的特征尺寸可以由数值试验获得。 展开更多
关键词 岩石力学 节理岩体 尺寸效应 rev
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土石混合体REV尺度数值方法研究 被引量:3
6
作者 狄圣杰 汪明元 +1 位作者 邓南沙 宋庆滔 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2012年第5期523-527,共5页
土石混合体是一类较为复杂的宏观二元介质不连续岩土体,不同的块体分布情况及不同的试件尺度导致其具有不同的等效强度特性。基于随机集合体构造(RA S)方法构建了土石混合体的随机模型,编制程序实现了随机模型的输出和数值模型的生成。... 土石混合体是一类较为复杂的宏观二元介质不连续岩土体,不同的块体分布情况及不同的试件尺度导致其具有不同的等效强度特性。基于随机集合体构造(RA S)方法构建了土石混合体的随机模型,编制程序实现了随机模型的输出和数值模型的生成。以西南某大型堆积体滑坡中的典型土石混合体为例,考虑含石量和不同粒径分布规律,建立多组不同尺寸随机模型,进行了大量的数值试验,得到了强度表征单元体积(REV)尺度,在此基础上得到了等效强度参数,并分析了土石混合体受力性能和渐进破坏模式。研究结果表明,土石混合体存在REV尺度,案例所得的REV尺度为1.0 m×1.0 m,不同尺度数值计算结果有一定差别,基于REV尺度的力学参数才符合工程意义。 展开更多
关键词 土石混合体 随机模型 表征单元体积(rev) 数值试验
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基于REV尺度格子Boltzmann方法的页岩气流动数值模拟 被引量:6
7
作者 张烈辉 贾鸣 郭晶晶 《力学与实践》 北大核心 2017年第2期130-134,共5页
结合页岩扫描电镜图像,提出页岩气藏物理模型,采用表征单元体积(representative elementary volume,REV)尺度格子Boltzmann方法,考虑滑脱效应,模拟页岩气在页岩气藏中的流动.模拟结果表明,页岩气主要沿着天然裂缝窜进,但在有机质和无机... 结合页岩扫描电镜图像,提出页岩气藏物理模型,采用表征单元体积(representative elementary volume,REV)尺度格子Boltzmann方法,考虑滑脱效应,模拟页岩气在页岩气藏中的流动.模拟结果表明,页岩气主要沿着天然裂缝窜进,但在有机质和无机质中也存在缓慢的流动,且有机质中的流速要略大于无机质中的流速.通过改变地层压力,研究地层压力对页岩气渗流特性的影响.研究结果表明,整个流场的速度和渗透率均随着地层压力的下降而增加. 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN方法 表征单元体积尺度 滑脱效应 页岩气 数值模拟
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低延展性裂隙岩体REV存在性研究 被引量:1
8
作者 张莉丽 王云 +2 位作者 张辛 王允 于青春 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期743-749,共7页
采用自行开发的离散元软件FractureToKarst,根据国际岩石力学协会对岩石的分类,讨论了低延展性裂隙岩体典型单元体(REV)的存在性及大小,并给出确定其存在性的一般方法。根据研究结果可知,低延展性裂隙岩体REV存在的条件为裂隙平均间距在... 采用自行开发的离散元软件FractureToKarst,根据国际岩石力学协会对岩石的分类,讨论了低延展性裂隙岩体典型单元体(REV)的存在性及大小,并给出确定其存在性的一般方法。根据研究结果可知,低延展性裂隙岩体REV存在的条件为裂隙平均间距在0.6 m以下,即极密间距、很密间距、密间距和中等间距裂隙岩体存在REV;裂隙平均间距大于0.6 m,即宽间距、很宽间距和极宽间距裂隙岩体不存在REV。 展开更多
关键词 裂隙岩体 渗流 典型单元体(rev) 离散元
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对油藏模型网格粗化中REV理论的探讨 被引量:2
9
作者 祁大晟 平锐 《新疆石油地质》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期341-343,共3页
Lasseter等(1986)提出油藏模型网格粗化(Reservoir Upscaling)应当在表征体元(Representative Elementary Volume,简称REV)级进行。REV指一种特定的体积元,在这种体积元测取的物性参数将在一定的比例尺范围内保持不变。REV理论一直是一... Lasseter等(1986)提出油藏模型网格粗化(Reservoir Upscaling)应当在表征体元(Representative Elementary Volume,简称REV)级进行。REV指一种特定的体积元,在这种体积元测取的物性参数将在一定的比例尺范围内保持不变。REV理论一直是一个有争议的概念,因为其定义不十分清晰,且没有说明如何在真实油藏中获取之。因此,甚至有人怀疑在真实油藏中,是否真的存在REV。基于REV理论,提出了一个新的概念——表征体元网格,(Representative Elementary Volume Grid,简称REVG)。该网格体系在给定的比例尺范围内可最佳地描述油藏的非均质性。从物理意义上讲,在REVG系统中,每个网格内的物性差异最小,而网格间的物性差异最大。 展开更多
关键词 油藏模型网格粗化 rev(表征体元) revG(表征体元网格)
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裂隙延展性统计分布离散性对岩体块体化程度REV的影响 被引量:4
10
作者 夏露 谢娟 于青春 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期112-118,共7页
表征单元体(REV)的存在是应用连续介质力学方法对岩体进行研究的前提,REV可以从岩体块体化程度的角度进行研究,裂隙大小及其统计分布是影响岩体块体化程度REV的重要因素。本文利用课题组自主研发的General Block软件,建立更一般化实际... 表征单元体(REV)的存在是应用连续介质力学方法对岩体进行研究的前提,REV可以从岩体块体化程度的角度进行研究,裂隙大小及其统计分布是影响岩体块体化程度REV的重要因素。本文利用课题组自主研发的General Block软件,建立更一般化实际化的模型,研究裂隙延展性统计分布的离散程度对岩体块体化程度REV的影响。分析时选取了最常用的裂隙延展性统计分布形式:正态分布。由于所建立的岩体结构模型是随机的,需要对每个随机裂隙模型进行多次实现。为节省计算量,当研究范围比较小时,对每种结构的每个研究范围进行9次随机实现。当研究范围足够大,达到REV大小的时候进行100次随机实现。为确定离散程度对表征单元体的影响,本文针对5个不同标准差进行了模拟分析(共建立了1 005个裂隙模型,分别进行了块体识别并计算其块体化程度B)。结果表明,裂隙延展性服从正态分布的情况下,如果其平均值一定,岩体的块体化程度随着统计分布离散程度的增加略有上升,裂隙岩体的REV值基本上由裂隙延展性统计平均值决定。 展开更多
关键词 表征单元体 裂隙延展性 离散程度 块体化程度
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论岩体表征单元体积REV——岩体力学参数取值的一个基本问题 被引量:41
11
作者 周创兵 於三大 《工程地质学报》 CSCD 1999年第4期332-336,共5页
本文论述了岩体力学性质的尺寸效应,提出了与岩体弹性参数相应的表征单元体REV的力学描述,根据中心极限定理推导了估算裂隙岩体REV 的数学表达式。研究表明,岩体表征单元体的大小是岩体力学性质尺寸效应的客观反映。本研究成... 本文论述了岩体力学性质的尺寸效应,提出了与岩体弹性参数相应的表征单元体REV的力学描述,根据中心极限定理推导了估算裂隙岩体REV 的数学表达式。研究表明,岩体表征单元体的大小是岩体力学性质尺寸效应的客观反映。本研究成果为合理选取岩体力学参数提供了一条新途径。 展开更多
关键词 岩体 力学性质 尺寸效应 表征单元体
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基于格子Boltzmann模型的裂缝性储层钻井液漏失数值模拟
12
作者 谭启贵 康毅力 +2 位作者 宋付权 彭浩平 游利军 《常州大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第4期37-45,共9页
针对裂缝性碳酸盐岩储层钻井过程中钻井液漏失问题,基于简化的基块-裂缝双重介质物理模型,建立了描述表征单元体(REV)尺度的基块-裂缝内钻井液漏失的格子Boltzmann数学模型,数值模拟分析了钻井液漏失过程基块-裂缝内渗流场分布,揭示了... 针对裂缝性碳酸盐岩储层钻井过程中钻井液漏失问题,基于简化的基块-裂缝双重介质物理模型,建立了描述表征单元体(REV)尺度的基块-裂缝内钻井液漏失的格子Boltzmann数学模型,数值模拟分析了钻井液漏失过程基块-裂缝内渗流场分布,揭示了不同条件下基块-裂缝内钻井液漏失行为。模拟结果表明,裂缝性致密碳酸盐岩储层中的裂缝为主要漏失空间,基块的钻井液漏失量在低值范围内随基块孔隙度增加呈指数增加。裂缝宽度越大,平均流速越大,裂缝空间内速度分布越均匀,组合裂缝总宽度相等条件下,单条裂缝的钻井液漏失速率高于多条裂缝组合情形。研究通过格子Boltzmann方法表征钻井液漏失行为,表明该方法可较好地用于分析裂缝性介质中钻井液漏失行为和裂缝至基块的跨尺度滤失过程,研究成果可为裂缝性致密储层钻井液漏失防控及储层保护提供理论依据。 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN模型 裂缝性碳酸盐岩 钻井液漏失 数值模拟 表征单元体尺度 漏失速率
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有自由面渗流问题的等效裂隙网络模型
13
作者 闯喜宏 樊鑫成 秦慧凯 《人民长江》 北大核心 2024年第3期184-189,共6页
为降低传统连续介质渗流模型的网格依赖性并提升数值计算稳定性,基于连续介质渗流模型,通过引入表征单元体将均匀多孔介质水平和竖直孔隙概化为正交裂隙网络,建立了有自由面渗流问题的等效裂隙网络模型。推导了等效裂隙网络模型的渗流... 为降低传统连续介质渗流模型的网格依赖性并提升数值计算稳定性,基于连续介质渗流模型,通过引入表征单元体将均匀多孔介质水平和竖直孔隙概化为正交裂隙网络,建立了有自由面渗流问题的等效裂隙网络模型。推导了等效裂隙网络模型的渗流速度、连续性方程及边界条件的等效形式,将二维渗流问题转化为一维等效裂隙网络渗流问题。结合连续型罚Heaviside函数,将湿区渗流流速扩展至整个研究区域,给出了等效裂隙网络渗流分析的有限元求解格式。通过与均质矩形坝和梯形坝其他数值解的对比分析,验证了等效裂隙网络模型的有效性。最后将该方法应用于土质斜心墙坝稳定渗流分析,计算结果很好地反映了黏土心墙防渗体与上下游坝壳堆石区的自由面分布规律,揭示了黏土心墙防渗体的阻水效应。 展开更多
关键词 等效裂隙网络模型 自由面 稳定渗流 表征单元体
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REV尺度多孔介质格子Boltzmann方法的数学模型及应用的研究进展 被引量:9
14
作者 张潇丹 雍玉梅 +4 位作者 李文军 赵元生 李媛媛 杨巧文 杨超 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1698-1712,共15页
综述了多孔介质表征体元尺度(REV)格子Boltzmann模型的研究进展,根据对多孔介质处理方式主要分为部分反弹模型和阻力模型两类,分析归纳了各类模型的优缺点。由于阻力模型中渗流的广义格子Boltzmann方程(GLBE)的作用力是基于GUO等的作用... 综述了多孔介质表征体元尺度(REV)格子Boltzmann模型的研究进展,根据对多孔介质处理方式主要分为部分反弹模型和阻力模型两类,分析归纳了各类模型的优缺点。由于阻力模型中渗流的广义格子Boltzmann方程(GLBE)的作用力是基于GUO等的作用力模型,可以准确得到宏观方程,不存在离散误差,且模型的平衡分布函数和作用力项中都包含反应介质特性的孔隙率,因而应用最为广泛。本文还重点介绍了REV尺度多孔介质LBE模型在流动、传热、传质、化学反应及相变等过程中的具体应用,认为REV尺度多孔介质内的三传一反数学模型中需要加入孔隙尺度因素,在更大工程尺度上应该考虑过程参数的各向异性,展望了REV尺度多孔介质LBE模型的发展和应用前景。 展开更多
关键词 多孔介质 表征体元尺度 格子BOLTZMANN方法 流动 传热 传质
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基于REV尺度格子Boltzmann方法的页岩气藏渗流规律 被引量:3
15
作者 符东宇 李勇明 +3 位作者 赵金洲 江有适 陈曦宇 许文俊 《岩性油气藏》 CSCD 北大核心 2020年第5期151-160,共10页
页岩储层一般天然微裂缝发育,基质孔隙结构复杂,使得页岩气渗流过程呈现出多尺度多场耦合的特征。为了研究页岩气藏复杂的渗流规律,重构了天然微裂缝发育的页岩储层多孔介质模型,并围绕页岩气多重运移机制对广义格子Boltzmann模型进行... 页岩储层一般天然微裂缝发育,基质孔隙结构复杂,使得页岩气渗流过程呈现出多尺度多场耦合的特征。为了研究页岩气藏复杂的渗流规律,重构了天然微裂缝发育的页岩储层多孔介质模型,并围绕页岩气多重运移机制对广义格子Boltzmann模型进行了修正,建立了适用于模拟页岩气渗流特征的表征单元体(REV)尺度格子Boltzmann模型(LB模型),并基于天然微裂缝物性特征以及气体滑脱、吸附/解吸、表面扩散效应等渗流特征对该模型进行了敏感性参数分析。结果表明:当页岩储层天然微裂缝较发育时,微裂缝为气体在基质中流动的主要通道;其中裂缝密度是影响储层表观渗透率的主要参数,裂缝密度增大3~4倍,储层表观渗透率可增大10倍以上,而裂缝长度以及裂缝开度的影响程度均次之;努森数(Kn)是影响页岩气渗流的主要参数,随着Kn增大,克氏效应愈显著,特别当Kn>0.1时,多孔介质表观渗透率增幅显著增大;页岩储层多孔介质表观渗透率会随着吸附气量的增大而减小,特别是当储层压力较低时,该现象更为显著;气体表面扩散效应对页岩气渗流过程的影响程度大,同等条件下考虑气体表面扩散效应的储层表观渗透率较忽略该效应可提升2~5倍,但提升作用受制于储层吸附气量的多少。该研究成果为页岩气微观渗流理论研究提供了新思路,为页岩气藏高效勘探开发提供了技术支撑。 展开更多
关键词 页岩气藏 多孔介质 微裂缝 格子BOLTZMANN方法 表征单元体尺度 渗流规律
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基于裂隙粗糙性表征方法的地热岩体热流耦合数值模拟与分析
16
作者 王志国 薛孟 +3 位作者 董芋双 张田震 秦晓凯 韩强 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第S01期223-234,共12页
随着能源结构转型,干热岩等地热岩体得到了快速发展。地热岩体内部结构组成复杂,渗流与传热过程多变,如何针对岩体裂隙分布特征,建立更加精准的描述表征模型并进行多物理场耦合分析,有待深入探讨。基于裂隙粗糙性表征(joint roughness c... 随着能源结构转型,干热岩等地热岩体得到了快速发展。地热岩体内部结构组成复杂,渗流与传热过程多变,如何针对岩体裂隙分布特征,建立更加精准的描述表征模型并进行多物理场耦合分析,有待深入探讨。基于裂隙粗糙性表征(joint roughness coefficient,JRC)描述方法,将表征单元体(representative elementary volume,REV)引入到JRC尺寸选取中,并将其应用于地热岩体物理模型中,采用数值模拟方法,对地热岩体温度场与渗流场进行了耦合分析。研究发现,裂隙附近温度场分布与裂隙的形态基本一致,表现出一种基岩温度场随着裂隙形态变化的波动性规律;流体注入速度和温度对系统运行达到稳态的时间影响呈负相关性;较低的注入速度和较高的注入温度都可以有效延长系统生产寿命,此外,通过对出口法向热通量的分析得出最佳注入流速。 展开更多
关键词 地热 JRC 表征单元体 传热 传递过程 数值模拟
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低阶长焰煤细观结构定量分析与表征单元确定
17
作者 丁自伟 高成登 +5 位作者 王耀声 李亮 唐青豹 贾金兑 李小菲 王少懿 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期116-129,共14页
表征单元体(REV)作为量化多孔介质材料尺度效应的一种基本方法,是构建煤体宏-细观跨尺度结构模型的有效手段。为提高煤体细观结构REV结果的准确性,基于煤样细观尺度下孔裂隙结构特征研究,提出了煤样细观结构定量表征方法,以煤样试件不... 表征单元体(REV)作为量化多孔介质材料尺度效应的一种基本方法,是构建煤体宏-细观跨尺度结构模型的有效手段。为提高煤体细观结构REV结果的准确性,基于煤样细观尺度下孔裂隙结构特征研究,提出了煤样细观结构定量表征方法,以煤样试件不同位置与不同破裂方向的423个尺度下的孔裂隙二值图像为依据,分别从孔裂隙分布密度、几何形状、方位定向3个角度分析了煤样细观结构的几何特性。在考虑煤体非均质性与各向异性的采样方法基础上,分析了REV尺寸的空间效应与方向效应,最后,利用变异系数法确定了合理的煤样细观REV尺寸。采用图像处理、统计学与变异系数判别相结合的方法对低阶长焰煤细观结构的定量表征与REV确定方法展开相关研究。研究结果表明:①针对灰度不均、边界模糊、对比度低的煤样SEM图像提出了一种孔裂隙结构准确识别与定量分析的方法;②确定了反映煤样各向异性的细观结构定量表征指标,包含孔隙率、整体形状因子、分形维数与定向分布系数;③与平行层理相比,垂直层理方向微裂隙更为发育,孔隙率为平行层理的2倍,大孔径孔隙贡献率为85%,具有较强的空间充填能力,孔裂隙整体形态规则性较差,但边缘形态光滑性较好,定向分布更趋于简单;④基于变异系数可接受值10%确定了煤体细观结构表征单元尺寸为200μm×200μm。 展开更多
关键词 低阶长焰煤 煤体 细观结构 表征单元体 Liu-Cao算法 尺度效应
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室内缩尺级配堆石料力学参数的表征单元体积 被引量:2
18
作者 王晋伟 迟世春 +2 位作者 闫世豪 郭宇 周新杰 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1418-1427,共10页
为了寻找室内缩尺级配堆石料强度和变形参数的表征单元体积(REV),利用离散元方法(DEM)研究试样尺寸对玄武岩堆石料力学行为的影响.通过室内单颗粒破碎试验,分析玄武岩颗粒的破碎特性,确定DEM模拟所需的颗粒破碎强度参数.开展一系列试样... 为了寻找室内缩尺级配堆石料强度和变形参数的表征单元体积(REV),利用离散元方法(DEM)研究试样尺寸对玄武岩堆石料力学行为的影响.通过室内单颗粒破碎试验,分析玄武岩颗粒的破碎特性,确定DEM模拟所需的颗粒破碎强度参数.开展一系列试样尺寸、颗粒排列和围压不同的三轴压缩DEM试验.分析堆石料强度和变形参数随试样尺寸的变化规律,建议了各参数的REV.结果表明,颗粒排列和试样尺寸均会影响堆石料的力学行为.各力学参数的变异系数随着试样尺寸的增大而减小.不同力学参数的REV尺寸不同,为了提高DEM计算效率,可以根据研究对象选择合适的试样尺寸.在模拟工况下,要使所有参数均达到稳定,数值试样尺寸应不小于直径300 mm×高度600 mm. 展开更多
关键词 堆石料 表征单元体积 离散元方法(DEM) 试样尺寸效应 颗粒破碎
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基于体裂隙强度的岩体代表性单元体尺度确定方法
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作者 吴江伟 吴鹏程 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第6期19-23,共5页
岩体由于各种结构面表现出不连续性、非均质性、各向异性等复杂特性,使得岩体尺寸效应成为岩体力学研究的重点和难点,尺寸效应研究关键在于确定岩体代表性单元体尺度。根据3GSM现场测量和室内试验,建立了9组不同尺度裂隙三维网络模型,... 岩体由于各种结构面表现出不连续性、非均质性、各向异性等复杂特性,使得岩体尺寸效应成为岩体力学研究的重点和难点,尺寸效应研究关键在于确定岩体代表性单元体尺度。根据3GSM现场测量和室内试验,建立了9组不同尺度裂隙三维网络模型,计算体裂隙强度,发现体裂隙强度随尺寸变化出现波动,根据波动大小分为离散区(1~4 m)、过渡区(4~8 m)和均质区(8~20 m)。基于三维块体离散元软件3DEC,依据裂隙网络模型建立9组裂隙岩体模型,进行常规三轴压缩数值模拟研究。结果表明:裂隙岩体表现出明显尺寸效应,即随着岩体尺寸增大,各力学参数先减小后稳定,代表性单元体(REV)尺度为8 m。最后,引入体裂隙强度反映裂隙对尺寸效应的影响,并与REV尺度对比,发现通过体裂隙强度表征裂隙岩体尺寸效应规律是可行的。 展开更多
关键词 裂隙三维网络模型 裂隙岩体 体裂隙强度 代表性单元体
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Representative elementary volume analysis of polydisperse granular packings using discrete element method 被引量:3
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作者 Joanna Wiacek Marek Molenda 《Particuology》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第4期88-94,共7页
The representative elementary volume (REV) for three-dimensional polydisperse granular packings was determined using discrete element method simulations. Granular mixtures of various sizes and particle size distribu... The representative elementary volume (REV) for three-dimensional polydisperse granular packings was determined using discrete element method simulations. Granular mixtures of various sizes and particle size distributions were poured into a cuboid chamber and subjected to uniaxial compression, Findings showed that the minimum REV for porosity was larger compared with the REV for parameters such as coordination number, effective elastic modulus, and pressure ratio. The minimum REV for porosity and other parameters was found to equal 15,10, and 5 times the average grain diameter, respectively. A study of the influence of sample size on energy dissipation in random packing of spheres has also confirmed that the REV size is about 15 times the average grain diameter. The heterogeneity of systems was found to have no effect on the REV for the parameters of interest for the narrow range of coefficient of uniformity analyzed in this paper. As the REV approach is commonly applied in both experimental and numerical studies, determining minimum REV size for polydisperse granular packings remains a crucial issue. 展开更多
关键词 representative elementary volume Polydisperse packing Discrete element method Sample size effect
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