不可逆变形的特低渗透油藏稳定渗流特征

特低渗透油藏在压力变化的条件下,通常发生的是不可逆变形。通过推导不可逆变形条件下渗透率与压力的关系,建立了考虑不可逆变形的特低渗透油藏非线性稳定渗流模型并进行数值求解,从而得到了内边界定压和定产量条件下的压力分布。在定压条件下,随着渗透率下降变化系数的增加,地层压力下降得越来越慢,产量也随之下降,极限供油半径越来越小;另外,随着原始地层压力下渗透率的不断降低,极限供油半径逐渐变小,且变化越来越明显;当产量一定时,随着渗透率下降变化系数的增加,地层压力下降得越来越快。最后给出了定压条件下的极限供油半径关于原始地层压力下的渗透率和渗透率下降变化系数的表达式,并将计算值与实际结果进行了对比,两者拟合较好。

不完全可逆变形介质油藏流体渗流模型及其数值解

由于地层压力变化引起地层变形具有不完全可逆性 ,导致地层渗透率和孔隙度随压力变化也具有不完全可逆性。本文建立了不完全可逆变形介质油藏流体渗流模型 ,综合采取了状态方程隐式处理和Richtmyer线性化方法 ,有效地对不完全可逆变形介质油藏流体渗流问题进行了数值解 。

考虑不可逆变形的特低渗油藏不稳定渗流特征

特低渗油藏在压力变化的条件下,通常发生的是不可逆变形。通过考虑不可逆变形条件下渗透率随压力的变化关系,建立了考虑不可逆变形的特低渗油藏非线性不稳定渗流模型并进行数值求解,从而得到了内边界定产量条件下的压力分布。结果表明,在定产量条件下,随着渗透率下降变化系数的增加,地层压力下降越来越快,井底流压越来越低,极限的供油半径越大。

受压混凝土的不可逆变形与刚度衰减的研究

本文根据内变量定义,引入了表征塑性发展和产生损伤的内变量,根据塑性力学和损伤力学方法,结合混凝土单调受压应力-应变全曲线的试验结果,对混凝土不可逆变形和刚度衰减进行了研究,经与反复加卸载试验结果相比,吻合较好。如果将其推广至反复加卸载试验极为困难的复杂受力工况将是方便有效的。

PBX⁃9502的热循环不可逆变形机理数值模拟分析

针对三氨基三硝基苯(TATB)基高聚物黏结炸药PBX⁃9502的热循环致不可逆变形机理问题,在考虑TATB晶粒的各向异性、黏结剂以及晶粒/黏结剂界面局域热力学性能的差异性基础上,采用三相微结构模型和扩展有限元法(XFEM),建立了计算模型,并对不可逆变形现象进行了数值模拟与分析。结果表明:由于PBX⁃9502中TATB晶粒的严重各向异性,以及TATB晶粒与黏结剂热力学性能的差异,在热循环加载过程中,PBX⁃9502试件内部产生了变形不协调与应力集中,致使黏结剂破坏和晶粒/黏结剂的界面脱黏等内部损伤,进而导致PBX⁃9502试件的热循环不可逆变形,计算结束时,PBX⁃9502试件的轴向应变达到了0.2%。

混凝土大坝的不可逆时效变形

从大坝混凝土及坝基岩石的变形特性出发，结合国内外水电工程实际，较全面地分析了影响混凝土大坝时效变形的各种因素，并对确定混凝土大坝不可逆时效变形的方法进行了探讨。

周期荷载作用下岩石疲劳变形特性试验研究

机理的较为系统的试验研究。试验结果表明,的变形量划分为初始变形阶段、等速变形阶段和加速变形阶段响岩石疲劳寿命的主要因素是周期荷载的上限应力和幅值。

循环荷载作用下盐岩三轴变形和强度特性试验研究

为研究三向应力状态下循环荷载作用对盐岩变形、强度及损伤特性的影响,利用TAW–2000型微机伺服岩石三轴试验机进行不同荷载波形参数(上、下限应力、应力幅值和频率)和不同围压下的盐岩试样的循环加、卸载试验。试验得到盐岩轴向初始变形和稳态变形两阶段演化规律;通过提高循环荷载上限应力、降低下限应力、增大应力幅值或者降低载荷频率、减小围压等途径,均会加速盐岩试样不可逆变形的发展,提高盐岩循环稳态应变速率,减小稳态阶段在整个变形阶段的比例,从而加速试样变形破坏;荷载波形参数中上限应力和应力幅值对循环荷载作用下盐岩变形演化速率、试样损伤发展的影响最大。循环荷载作用下,盐岩弹性模量随循环次数或加载时间呈指数递减趋势,并在50～100个循环后其值接近常数;循环加载后二次压缩盐岩强化与否,取决于循环加载时所施加荷载水平是否造成盐岩内部损伤的累积,通过试验可间接推断盐岩三轴循环变形破坏的上限应力阈值为80%～89%。

干湿循环作用下膨胀土表观胀缩变形特性

为揭示不同上覆压力及含水率幅值条件下膨胀土胀缩特性及表观不可逆变形,开展了干湿循环作用下膨胀土表现胀缩变形特性试验研究.从微观的角度分析了膨胀土吸水膨胀、失水收缩的特性及产生裂隙的原因;探讨了不同压力及含水率循环幅值条件下,膨胀土试样高度、相对膨胀率、相对线缩率、随含水率及循环次数的变化关系以及试样表观相对不可逆变形量与累计不可逆变形量随循环次数的变化关系.研究结果表明:膨胀土吸水膨胀失水收缩是土颗粒间水体变化叠加的直观反应,也是土体内部产生裂隙的主要诱因;膨胀土失水收缩过程中,基质吸力以最大程度限制含水率减小的方式逐渐增大;不同压力作用下,试件高度随含水率呈线性变化关系,而无压力作用下的变化关系波动较大;随着循环次数的增加,膨胀土相对膨胀率逐渐减小,而相对线缩率先增大后减小,且上覆压力越大,相对膨胀率越低;不同含水率幅值范围内的相对膨胀率与相对线缩率随着循环次数的增加具有逐渐减小的趋势;不同压力作用下,含水率为15%时,膨胀土的累计不可逆变形随着循环次数的增加逐渐增大,而在含水率为25%时其反而逐渐减小.

周期荷载作用下红砂岩三轴疲劳变形特性试验研究

为了解三向应力状态下周期荷载作用时红砂岩的疲劳变形特性,利用RMT–150B岩石力学多功能试验机,对红砂岩试件进行不同围压时静态应力–应变全过程试验和疲劳试验。试验结果表明:三轴周期荷载作用下红砂岩疲劳破坏时的变形量与应力上限(σ1-σ3)水平线在相应围压下的静态应力–应变全过程曲线峰后区对应的变形量相当;轴向不可逆变形发展呈现三阶段规律;三轴周期荷载的上限应力和幅值对疲劳破坏特性有显著影响。

基于能量原理的大规模地下爆炸不可逆位移计算方法

岩体是复杂的等级构造地质体,在高地应力作用下,因摩擦和粘结作用,内部封存能量,可看作具有内部能量源和能量汇的介质。基于岩体块系构造,对岩体在扰动下的运动积分和等效动能进行分析,提出了在高地应力赋存环境中岩体受爆炸地震波扰动下的等效地冲击能量因子,并给出了大规模地下爆炸诱发远区局部不可逆范围的计算公式。与G.G.Kocharyan等基于块体运动分析给出的计算公式比较表明,本文中提出的计算理论物理过程清晰,更具有适用性。

岩石疲劳破坏的变形控制律、岩土力学试验的实时X射线CT扫描和边坡坝基抗滑稳定分析的新方法

介绍了近年来在岩土力学领域方面取得的一些进展:①关于岩石疲劳破坏试验方面的实验结果。大量的试验清楚表明岩石发生疲劳破坏时的变形量受岩石应力-应变全过程曲线控制的规律,介绍了这方面的试验技术及新型的岩石力学试验机——RMT机的特性,对岩石的I型和Ⅱ型分类作了评述。岩石疲劳试验结果也提示我们在研究岩石的强度理论时要特别重视从变形角度去探讨。②简要介绍了岩土力学室内试验方面的一项新的实验技术——实时X射线CT扫描的试验方法和原理。重点给出了南桥砂岩三轴试验的结果,并与典型的全过程曲线作了对比分析。这一新技术为岩土力学界提供了一种新手段,使宏观的力学性能与细观层次上的结构演变和裂纹萌生、扩展直到破坏有机地联系起来,为损伤研究提供了一种新的实验手段。③论述了采用强度储备概念求抗滑稳定安全系数方面的不足之处。基于力是矢量这一基本概念,提出了计算抗滑稳定安全系数的新方法——矢量和分析方法,并与传统分析方法作了对比,指出了这种新方法的优点。除了平面问题外,还论述了三维问题的计算方法和算式。

周期荷载作用下黄砂岩疲劳破坏变形特性试验研究

为研究周期荷载对工程岩体长期稳定性的影响作用,利用Rockman207岩石力学试验系统对黄砂岩试件进行了单轴条件下不同上限应力和应力幅值的周期荷载疲劳试验。试验结果表明:黄砂岩的疲劳破坏受到静态应力–应变全过程曲线轴向、环向以及体积变形量的控制,在控制曲线的峰值强度或峰值强度之后,疲劳试验过程中会出现"初始破坏";黄砂岩疲劳破坏轴向和环形不可逆变形的3阶段发展规律的本质影响因素是产生的应变速率不同,黄砂岩的疲劳破坏过程是轴向和环向不可逆变形不断累积的过程;在一定条件下,黄砂岩的循环次数–上限应力曲线(N–S曲线)可以用来预测岩石的疲劳寿命。

围压对黄砂岩疲劳破坏变形特性的影响

为研究三向应力状态下周期荷载对工程岩体长期稳定性的影响,对黄砂岩试样进行了不同围压的常规三轴压缩试验和周期轴向荷载疲劳试验,得到了黄砂岩疲劳破坏的轴向、环向及体积变形特性。试验结果表明：常规三轴轴向周期荷载作用下,黄砂岩疲劳破坏的轴向、环向以及体积变形受到静态应力-应变曲线变形量的控制;疲劳破坏轴向、环向的峰值变形和不可逆变形均符合三阶段倒S型曲线发展演化规律;围压对轴向变形发展规律有一定强化作用,对环向变形发展规律却有所抑制;在疲劳破坏变形过程中,峰值应变ε_（max）具有和不可逆应变ε^p相似的发展规律,弹性应变ε^e在3个阶段基本保持不变,不可逆应变增量Dep的变化规律能够反映3个阶段应变速率的发展演化规律;变形比强度更适合作为岩石疲劳破坏的依据,黄砂岩的疲劳破坏变形特性研究为建立岩石的疲劳破坏力学模型做了基础。

基于块系构造的大规模地下爆炸不可逆位移计算方法

岩体是复杂的等级构造地质体,本文中假设岩体构造符合Sadovsky院士块系构造等级学说,即岩体中存在稳定的不变量λ和μΔ,从而采用简化的分析模型研究构成岩体的岩块在爆炸地冲击扰动作用下的平动和转动,指出Kocharyan激活块体尺度计算式中忽略的条件,重新推导给出了大规模地下爆炸诱发远区局部不可逆位移计算公式。

循环荷载作用下岩石阻尼特性的试验研究

对2组红层泥质粉砂岩在MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统上进行单轴4级循环加卸载试验。试验加载波形采用正弦波,频率3Hz,循环应力幅值小于其平均抗压强度,单级应力幅值为30个振动循环,得到动弹性模量和阻尼比随动应变的变化规律。通过试验发现,泥质粉砂岩在循环荷载作用下的加卸载应力–应变曲线并不重合,而是形成一个封闭的滞回环,动应变相位始终滞后于动应力相位;滞回环在荷载反转处并非椭圆形,而是尖叶状,在该处岩石的塑性变形小,弹性变形响应迅速。随动应力幅值增加,泥质粉砂岩的动应变增加,动弹性模量随动应变增加线性递减,而阻尼比则线性递增。得到2组泥质粉砂岩的平均动弹性模量和阻尼比与动应变的相关表达式,其相关系数的平方R2均超过98%。岩石的不可逆塑性变形随动应变增加而增大,同时由循环荷载引起的损伤变形也逐渐增加。

循环荷载作用下含缺陷岩石破坏特征试验研究

采用水泥砂浆材料和充填材料模拟含缺陷岩石,分别对含孔洞、柔性充填物及刚性充填物试样进行低周疲劳试验,观察含缺陷试样的疲劳破坏特征,得出含缺陷试样的轴向不可逆变形阶段性规律,研究不同缺陷对岩石类材料的疲劳寿命、疲劳裂纹萌生及其扩展的影响。试验结果表明:循环荷载作用下含缺陷岩石试样的轴向不可逆变形经历初始变形、等速变形以及加速变形3个阶段;含缺陷试样疲劳裂纹首先在有较大应力集中的缺陷与基体材料界面边缘处萌生及扩展;在相同循环加卸载条件下,预制孔洞直径越大,对应的孔洞试样疲劳寿命越短;刚性充填物试样最容易发生疲劳破坏,孔洞试样次之,柔性充填物试样疲劳寿命最长。

岩石爆炸动力学的若干进展

论述岩石爆炸动力学原理及其工程应用研究近年来的若干进展,主要内容包括爆炸空腔范围以及各类破坏区范围的理论确定方法,地下爆炸近区的"短波"和"弱波"理论,爆炸远区——弹性区的运动和力学参数以及地下爆炸时岩石破碎等理论研究成果。同时还介绍了实验室条件下均匀介质中爆炸效应的规律和地应力、裂隙、浅埋时等不均匀、不连续性影响因素的实验室模拟爆炸试验研究。在相关研究的基础上,给出实际岩体中的爆炸效应试验,包括近区破坏效应、远区地震效应、不可逆变形区以及地下爆炸和浅埋(抛掷和定向)爆炸中相似关系的最新成果。此外,简要介绍岩石爆炸动力学在不同领域中的工程应用,并就今后岩石爆炸动力学研究的展望阐述一点认识。

原位漫反射红外光谱考察SAPO-34分子筛骨架

原位漫反射红外光谱是一新的原位表征技术 ,该方法用于表征磷酸硅铝分子筛SAPO_34的骨架 .结果表明 :SAPO_34在高温时骨架有一定程度的“变形” ,这种“变形”是可逆的 ,在温度降至室温时又恢复正常 ,并且SAPO_34有很高的湿热稳定性 .同时探讨了表征中的方法问题 .

高强混凝土轴压本构关系研究

基于混凝土的细观损伤机制和损伤本构关系模型,推导了高强混凝土轴压弹塑性本构关系,结合已有研究成果,通过对初始弹性模量、峰值应变等模型关键参数进行综合分析,建立了基于混凝土轴心抗压强度参数的计算方法,所得应力-应变关系(含残余变形)既可用于单调加载,也适用卸载后再加载,可与已有的普通混凝土轴心抗压本构关系相协调,与试验结果相比较,预测结果与实际值吻合良好。