含时间效应的膨胀岩膨胀本构关系

指出目前广泛应用的膨胀岩一维膨胀本构关系Huder-Amberg模型的缺点,通过试验研究,得到了修正的膨胀岩一维膨胀本构关系。在此基础上,研究了岩石浸水条件下应变随时间的变化规律,并将时间效应引入膨胀本构模型,得到了膨胀岩一维非稳定膨胀的本构关系。最后基于金尼克条件将一维本构模型拓展到三维。

钢渣体积膨胀特性研究与胀裂模拟

中国钢渣排放量大,综合利用率较低,堆放占地且污染环境,急需开展源头减量、资源化利用和无害化处置,而钢渣体积安定性不良且变异大是制约其大规模利用的首要原因。通过基于钢渣中f-CaO含量、分布、反应活性及与水反应难易程度提出钢渣集料体积膨胀演化模型,并利用钢渣粉、钢渣骨料的浸水膨胀试验开展体积膨胀模型参数的检验、拟合与验证。采用90℃热水浴浸泡试验和X射线衍射仪分析钢渣体积膨胀率、颗粒胀裂率与钢渣中f-CaO含量之间的关系,最后运用ABAQUS有限元模拟中的温度-位移模型和材料脆性断裂模型研究f-CaO的体积膨胀对钢渣骨料胀裂的影响。结果表明:钢渣体积膨胀与f-CaO的含量及分布、钢渣颗粒粒径的大小、浸水温度等因素有关,钢渣体积膨胀模型能很好地预测其体积膨胀的发展规律,模型参数可以通过浸水膨胀试验拟合确定,且采用二阶体积膨胀模型对钢渣粉、钢渣集料的浸水膨胀率预测较为准确。钢渣骨料的体积膨胀率与胀裂率均与f-CaO的含量密切相关,90℃浸水胀裂率宜控制不大于10%。ABAQUS温度-位移模型和材料脆性断裂模型能够近似模拟不同位置及富集程度的f-CaO体积膨胀对钢渣脆性裂纹的产生与扩展,模拟结果表明,位于近表面的f-CaO比内部f-CaO更容易造成局部胀裂。

天然气水合物分解超孔隙压力研究

针对海洋油气资源开采和海洋工程施工过程中天然气水合物分解所引发的工程风险问题,展开了天然气水合物分解超孔隙压力理论模型研究。研究中采用理论解析方法,基于水合物分解前后的相态模型和热力学中的通用气体定律,推导了水合物分解导致的沉积物体积膨胀模型,进一步采用土力学中土体的压缩和回弹特性,最终获得了水合物分解超孔隙压力理论解析模型。采用典型的海底滑坡工程案例,验证了模型的合理性与正确性,并针对模型中复杂的影响参数展开参数考察,获得了不同参数的影响效应。研究对认识水合物分解产生的超孔隙压力的演变机理,保证水合物的储层稳定性,规避水合物分解带来的工程灾害具有重要的理论价值和现实意义。