雁列式断层拉张破裂有限元数值模拟

为了研究典型断层构造形式——雁列式断层的变形破坏特征,采用拉张破裂有限元程序开裂准则8,当0.995σmax≤σ1≤σmax时节点开裂,模拟了雁列式断层的破裂过程。雁列式断层按错列方向与运动方向的关系可分为两类:拉张型和挤压型。分别对这两种断层结构的破裂过程进行了模拟,并与数字散斑实验和岩石试件现场实验结果进行了对比,数值试验很好的模拟了第2条裂纹即拉破坏裂纹,可以为研究地震的发生机制及前兆特征等提供理论支持。

不同形状硐室拉张破裂有限元数值模拟

目的研究地下硐室开挖过程中,不同形状的地下硐室其围岩的破坏形式.方法采用可模拟拉张破裂的有限元软件,给出拉张破裂的判据,分别选取圆形、直墙拱形、长方形、梯形、半圆形硐室模型进行拉张破裂有限元数值模拟.结果得出了不同形状硐室受拉破裂的破坏形式,圆形、直墙拱形、半圆形硐室的顶部应力集中明显,接近点集中.长方形、梯形拉应力均沿顶、底边线性分布.结论由不同形状硐室的破坏形式可以看出,拉应力集中在硐室顶底部,在拉应力最大点首先开裂,开裂后应力重新分布形成新的应力集中;单元破裂后,抵抗变形和破坏的能力下降,相邻单元出现明显应力集中,加速裂纹的产生;单元破坏后不能再承受拉应力,但是可以承受压应力.

岩石圆环试件拉张破裂结构演化有限元模拟

岩石具有低抗拉特性,抗拉强度控制着岩体工程的整体稳定性.利用有限元方法,对岩石圆环试件拉张破裂过程的结构演化过程进行了研究.模拟结果显示:圆环结构受拉应力作用发生破裂,形成不连续面;圆环在拉应力作用下不断形成破裂面,结构形式相应发生演化,并导致应力状态改变,最终圆环结构内壁上下、外壁左右全部开裂,系统不稳定、丧失承载能力,完全破坏.将有限元模拟结果与实验结果对比二者相吻合,可为研究岩石的破裂规律及裂纹扩展提供新的研究方法.

混凝土预制缺口梁试件拉张破裂数值模拟

目的针对混凝土抗压不抗拉的特性,探讨混凝土预制缺口梁断裂过程中裂纹尖端应力分布及裂纹扩展规律.方法采用拉张破裂有限元软件,对预制缺口在梁的顶部和在底部不同位置的模型进行数值模拟,描述拉张破裂后形成的不连续面.结果得出了不同方案中预制梁受拉破裂的破坏形式.缺口到梁跨度中心线的距离越小,梁试件底部拉应力区域越小;缺口到梁跨度中心线的距离越大,梁试件底部的拉应力区域越大.结论由不同方案破坏形式可以看出,缺口梁受拉应力作用发生破裂,形成不连续面;随着破裂面的形成与发展,混凝土梁的结构形式发生相应改变,导致应力状态随之调整.缺口的位置直接影响梁结构的破裂方式,缺口到梁跨度中心线的距离在一定的范围内,缺口控制着梁破坏的形式,破裂沿缺口发展;超出范围以后,缺口的存在不影响梁的破坏形式,破裂的形成、发展形式与无缺口梁的破坏形式相同.

门奇静脉断流术加食管下段环形缝扎治疗食管静脉曲张破裂出血

门奇静脉断流术加食管下段环形缝扎治疗食管静脉曲张破裂出血广东粤北人民医院外科罗德源，钟勇，张健，黄淼龙，郑少华我们在贲门周围血管断流术的基础上，加用食管下段环扎术治疗食管静脉曲张破裂出血，１９９１年３月～１９９４年７月共施行２０例，经随访效果良好，现...

南海北部被动陆缘洋陆转换带张裂–破裂研究新进展

文章基于深地震探测数据与大洋钻探资料,研究了南海北部被动陆缘洋陆转换带张裂–破裂机制科学问题。2018-2023年在国家基金委共享航次的协助下,实施了三维深地震探测实验,共投放海底地震仪52台次,海底电磁仪2台次,放炮数量达8750炮,累积获得了294Gb的第一手数据,并取得了一系列的创新性成果:1)首次获得南海北部陆缘洋陆转换带深达上地幔的三维速度结构,精准确定了研究区洋陆转换带三维空间展布范围宽度为10~20km;2)揭示南海北部陆缘异常活跃的岩浆作用,提出了不同时间段的构造与岩浆相互作用方式,岩浆活动随着伸展作用不断向洋迁移并逐渐占据主导地位;3)建立了边缘海独特的张裂–破裂地质演化模型,最后一期强烈的岩浆活动导致岩石圈破裂,形成由玄武岩为主的“鳄鱼嘴”构造,同时张裂–破裂过程沿其陆缘走向又存在显著的构造–岩浆差异性。

基于内动力的对径压缩岩石拉张破裂演化规律研究

岩石是一种复杂的天然非均匀脆性材料,拉压性能差距较大,拉破坏往往控制着岩石工程整体的稳定性.论文将岩石内部某一点在一定尺度范围内所受内力的差异性定义为内动力,进行了对径压缩岩石拉张破裂裂纹扩展实验.采用高速摄像机捕捉破裂瞬时拉张裂纹扩展过程并用数字散斑软件分析第一主应变演化过程.采用连续-非连续方法模拟对径压缩岩石拉张裂纹扩展过程.从实验结果可以看出:拉张破裂裂纹扩展分为三个阶段:拉张破裂变形累计阶段(宏观无裂纹)、拉张破裂裂纹稳定扩展阶段、拉张破裂裂纹动态张裂阶段.将实验、数值计算结果与解析解进行对比分析,实验与数值计算结果扩展规律基本一致,但是与弹性力学解析解不同.解析解基于均匀性假设,而外载荷及岩石本身是非均匀的.外载荷及岩石本身的非均匀性是裂纹起裂点、扩展路径与解析解不相同的主要原因.综合分析给出拉张破裂裂纹扩展规律:当外载荷作用下内动力超过原子或分子连接力则裂纹扩展,扩展方向与内动力的方向垂直.岩石拉张破裂裂纹扩展演化规律的研究可为岩石工程拉张破坏的预防和控制提供理论依据.

汾河二库张扭性破裂面成因探讨及其工程影响

位于太原西山区的汾河二库 ,处在由平缓碳酸盐岩组成的掀斜上升区。岩体中发育具张扭性特征顺层开裂面和顺河向倾斜小断层。分析认为这些具张扭性特征的破裂面 ,是区域性剥蚀和河流深切所产生的垂向卸和由垂向卸荷引起的河谷底部岩体应力集中所形成的浅生构造。张扭性破裂造成岩体结构松驰 ,强度降低 ,渗透性增强与开挖期的岩体错动 ,对工程造成不利影响。

页岩宏观破裂模式与微观破裂机理

通过对页岩组构特征、力学特征、裂纹和断口微观形貌特征的研究,揭示了页岩宏观破裂的微观机制、控制因素及其破裂模式。研究表明,页岩的宏观破裂受到组构特征、取心方向、围压等多种因素的影响,由页岩内部发育的孔隙和微裂隙扩展、合并、贯通而形成。宏观破裂模式包括剪切型破裂、拉张型破裂和滑移型破裂,微观上,微裂隙破裂主要包括剪切滑移型(Ⅱ型)、拉张型(Ⅰ型)两种类型。本质上,页岩的剪切破裂和滑移破裂都是由于微裂隙的剪切滑移破裂引起的,只因受页岩结构的影响表现出不同的破裂模式;拉张型破裂是由于微裂隙的张性扩展引起的。另外,宏观破裂过程中,微裂隙的剪切和拉张两种破裂共存,但对宏观破裂贡献大小不同。最后建立了页岩的破裂模式,即剪切型破裂、拉张型破裂和滑移型破裂,并从微观上解释了宏观破裂的微观机理。

利用测井资料建立地层剪破裂模型

利用测井资料建立地层剪破裂模型是对现有张破裂的有效补充,有利于完善钻井、压裂等石油工程中的破裂机理。运用FMI(地层微电阻率扫描成像)测井资料能识别钻井诱导缝和剪破裂的方位、数量和密度。本文通过对地层剪破裂的理论研究和影响因素分析,利用内摩擦系数与矿物含量之间的非线性假设,建立了地层剪破裂的临界剪应力模型。研究发现,地层中的黏土矿物含量、内摩擦系数、内聚强度和应力大小是诱发剪破裂的重要因素。利用内摩擦系数(或内摩擦角)与泥质体积分数之间的统计回归模型简化了地层剪破裂模型,并增强了模型的适用性。实际资料表明,地层发生剪破裂时的临界剪应力与钻井诱导缝数量之间呈反比关系,理论研究与实际资料具有良好的一致性。

采煤引起地表裂缝数值模拟研究

目的研究采煤沉陷区地裂缝演化过程,探讨采煤诱发地裂缝分布规律.方法利用可描述拉张破裂的有限元方法,对沉陷区地裂缝演化过程进行数值模拟.结果当地表岩石的拉应力超过其抗拉强度时,沉陷区外缘地表形成地裂缝;地裂缝走向大致与工作面相垂直,上宽下窄呈"V"字形;覆岩抗拉强度越小,地表越容易形成地裂缝;岩石抗拉强度越大,地表形成较少或不形成地裂缝;开采范围越大,地表拉张破裂区域越大,形成地裂缝越多,工作面推进到一定距离时,原先张开的地裂缝会产生一定闭合;开采深度小,地表易形成地裂缝,甚至会形成地面塌陷,开采深度越大,地表越不容易破坏.结论拉张破裂有限元程序模拟地裂缝,可为研究采煤地裂缝分布和扩展规律提供新的研究方法.

急倾斜煤层开采诱发地表裂缝数值模拟

为了研究急倾斜煤层开采诱发地表裂缝的演化过程,探讨急倾斜煤层开采诱发地裂缝分布规律.利用可描述拉张破裂的有限元方法,对地表裂缝演化过程进行数值模拟.结果显示:最大拉应力集中在地表,地表优先于采空区破裂,采空区下山方向对应的地表一侧形成裂缝.急倾斜煤层开采地表和采空破裂的顺序与水平、倾斜煤层的破坏顺序相反.煤层倾角很陡时,地表先破裂到一定程度后,采空区才开始破裂.煤层倾角很缓或水平时,采空区先破裂,之后地表才破裂.

厚冲积层下开采地表移动分析

本文应用弹塑性力学理论及有限力学变形理论 ,研究了厚冲积层下开采地表移动的机理与移动量计算问题 ,对有效地控制地下开采损害具有重大指导作用。

露天矿饱水砂质边坡失稳破坏机理研究

为了研究露天矿开采中高含水率、大厚度第四系、第三系泥砂质边坡的破坏机理,通过沙体渗流携沙实验模拟动水压力下饱和沙体空洞的形成过程,从实验结果可以看出,动水压力越大,携沙量越大,所形成的空洞就越大。分析水对饱水泥砂质边坡的影响,并从细观尺度分析动水压力在坡脚形成空洞的过程,同时采用自主研发的拉张破裂数值模拟软件模拟空洞形成后,坡顶拉张裂缝形成直至失稳破坏的过程。高含水率砂质边坡失稳破坏机理的研究可为预测、预报露天矿边坡的稳定性提供理论依据。

强震作用下山体崩塌破坏有限元分析

基于汶川大地震下,山体边坡发生大规模塌滑等地质灾害的现状,为了深入研究山体在强震动力作用下进入非线性状态并开裂破坏的力学机理,通过理论研究从拉张破裂的角度对山体崩塌机制进行分析,并给出拉张判据。用有限元开发程序对山体边坡在强震动力作用下拉张破坏进行数值模拟,并与振动平台相似材料实验下的监测结果对比分析。表明,强震荷载激励下,岩石第一主(拉)应力极易达到其抗拉强度,则岩体优先发生拉张破裂。在强震动力作用过程中,拉张破裂不断积累,即在松动区的松散程度和松散范围不断增大,形成山体塌滑趋势。揭示了山体边坡从连续介质状态开始崩塌破裂的发生机制,为后续进行复杂的山体破坏力学研究提供依据。

干热岩热储体积改造技术研究与试验

干热岩的岩性、力学特性和开发利用方式与常规油气资源相比差异较大,其储层改造不能直接采用页岩油气与致密砂岩油气压裂技术,需要研究适用于干热岩的改造技术。为此,利用井下花岗岩岩心和大尺寸露头岩样,采用高温测试和真三轴物理模拟系统,测试分析了高温岩石力学特性,模拟研究了裂缝起裂与扩展形态特征,分析了高温下花岗岩的脆塑性、岩石破坏特性以及天然裂缝对裂缝破裂压力、扩展路径和形态的影响特征,提出了“低排量热破裂+胶液扩缝+变排量循环注入”体积改造技术,并进行了现场试验,验证了室内研究结果。研究表明,花岗岩在高温下塑性强、脆性差、水平应力差大,岩石以张性和剪切混合破坏为主,天然裂缝和温差效应可显著降低破裂压力、提高裂缝复杂性与改造体积。研究结果对于干热岩热储高效开发具有较好的指导作用。