超声波法测定冻土动弹性力学参数试验研究

运用UVM -2型声速测定仪 ,测定了不同含水率的冻结砂土、冻结黄土和冻结黏土在不同温度下的超声波波速 (纵波波速和横波波速 ) ;根据弹性理论 ,利用所测得的超声波波速 ,计算了被测冻土试样的动弹性力学参数 (动弹性模量E、动剪切模量G和泊松比 μ)。计算结果表明 :冻土的动弹性模量和动剪切模量随着温度的降低而增加 ,它们之间的规律可用一个统一的方程来描述 ;冻土的动泊松比随着温度的降低而减小 ;在低含水率范围内的冻结黄土 ,其动弹性模量和动剪切模量随含水率的增加而增加 ,在高含水率范围内的冻结黏土 ,它们则随含水率的增加而减少 ;冻土的动泊松比随含水率的增加而增加。

基于声波测井信息的岩石弹性力学参数研究

声波测并资料是油气田勘探开发中最基础和最重要的资料之一。根据声波测井信息对地层纵、横波的提取,结合密度测井资料,得到岩石弹性力学参数的计算公式,并据此编制了声波测井应用软件。通过对胜利油田某井的实例分析表明,利用声波测井资料可以方便可靠地确定岩石动态力学参数,这为岩石特性及地应力场的研究提供了一种可行的研究方法。并且,该方法节约了昂贵的弹性力学参数测试费用,具有明显的经济意义和实用价值。

泥页岩动静态弹性力学参数实验研究

为研究不同条件下泥页岩动静态弹性力学参数的变化规律,建立动静态弹性力学参数关系表达式,对三块泥页岩岩样开展动静态弹性力学参数实验,研究了不同围压和温度对泥页岩声波速度、动态杨氏模量、动态泊松比、静态杨氏模量和静态泊松比的影响。研究结果表明:岩样纵、横波波速均随围压增大呈增大,随温度升高呈减小的趋势。温度和围压对泥页岩动静态弹性力学参数均有影响,动态弹性力学参数值大于静态弹性力学参数值,动、静态杨氏模量和动、静态泊松比随不同围压和温度的变化规律呈现出较大差异。由于泥页岩岩样的裂缝发育,非均匀性强,从而造成该批次岩样间的动、静态杨氏模量与动、静态泊松比数据离散无规律。而同一个岩样同一温度条件下动、静态杨氏模量有较好的相关性,并回归得到了该岩样动态杨氏模量和静态杨氏模量关系表达式。

基于PSO的混凝土坝粘弹性力学参数反演

把坝和坝基视作一个系统。根据系统的实测位移反演系统材料的力学参数。用广义开尔文模型描述材料,用有限元软件MSC.Marc计算位移,按最小二乘进行优化,优化求解采用粒子群优化算法。编程进行了实例反演,所得结果的相对误差较小。粒子群优化算法较之遗传算法更大简便,可以较快地搜索到全局最优解。着重对粒子群优化算法作了介绍。

基于改进神经网络的边坡岩体弹性力学参数识别方法

基于人工神经网络的 BP算法 ,建立了根据边坡开挖后岩体位移观测数据识别岩体弹性力学参数的数值方法 .在网络训练过程中采用改进的 BP算法 ,通过对学习算子的优化搜索 ,大大提高了网络的收敛速度 ,解决了 BP算法迭代过程中目标函数振荡问题 .通过算例表明 ,提出的改进的 BP算法有助于提高岩土材料参数识别收敛速度和识别精度 .图5 ,表 3,参

基于弹性力学参数的天然气识别评价技术研究

利用测井资料对低孔渗天然气储层进行识别对有效地勘探开发该类型储层具有重要意义。本文研究了天然气储层的岩石力学参数的特征及与含气饱和度的关系,通过理论推导和分析,总结了天然气储层识别方法,建立了低孔渗天然气储层含气饱和度计算模型。采用纵横波速比、泊松比、拉梅系数和体积模量两两交图版来定性识别天然气储层。模量比差比基本不受岩性和孔隙度影响,与含气饱和度呈线性正比关系,可用于定量评价低孔渗天然气储层的含气饱和度。利用上述方法对南堡凹陷深层的测井资料进行了处理分析,有效地识别了低孔渗天然气层段,对该天然气层段的定量评价结果表明,可以有效提高气层解释符合率。

水合物沉积物动态弹性力学参数试验研究

水合物沉积物的声学特性是水合物藏资源评估、水合物地层钻探开发的重要依据,而目前实际原状取心难度大、成本高,故通过试验的方法对该问题进行研究具有重要意义。利用中国石油大学岩石力学实验室自主设计开发的水合物声波原位测量系统,在不同围压条件下对不同水合物饱和度的原位合成沉积物岩样进行了声波测试,并根据弹性理论,利用所测得的超声波波速,计算得到试样的动弹性力学参数。结果表明:水合物沉积物的纵横波速以及动态弹性模量均随着围压、水合物饱和度的增大而增大。

非成岩弱胶结天然气水合物沉积物弹性力学参数的实验分析

海洋环境中的大部分天然气水合物(以下简称水合物)都存在于弱胶结沉积物中,原状取心难度大、成本高,因而不得不通过室内试验来了解水合物声学性质与弹性力学性质之间的关系。为此,通过室内制备水合物沉积物样品,并对其进行岩石物理实验,通过实验测得了水合物沉积物的岩电、声波参数,根据弹性理论计算出3种不同三轴压力、3种不同粒径骨架、3种不同泥质含量情况下的动态弹性力学参数,分析不同条件对水合物沉积物动态弹性力学参数的影响规律。研究结果表明:(1)在一定的水合物饱和度范围内,水合物的饱和度和沉积物的弹性参数呈现出一定的正比关系;(2)当水合物饱和度一定时,随着粒径(0.125～1.180mm)的变大、泥质含量的减少、轴压的增大,水合物沉积物的动态杨氏模量增大,而泊松比与轴压的关系则不大;(3)建立了弹性参数与泥质含量、轴压的关系模型。结论认为,利用声波测井方法分析水合物的动态弹性力学参数,可以解决水合物取心难、造价高、无法获取连续数据的问题;该研究成果为利用测井资料计算水合物沉积物的力学性质提供了借鉴和参考。

地层岩心弹性力学参数及主应力方向的超声波测定

文章主要讨论了通过测量超声纵波、横波在地层岩心中的传播速度获取地层岩心弹性力学参数、确定地层岩心主应力方向的原理和方法,并通过对胜利油田五个区块、不同井深地层岩心的实际测量,结合地磁定向,给出了相应岩心主应力相对于地理北极的方向。

干粘土矿物聚集体、悬浮液和（含粘土）砂岩的弹性力学参数

粘土矿物的存在会显著地改变岩石的弹性。虽然粘土矿物是沉积岩地层中常见的矿物组分，地震测量也是我们研究地下岩性的主要手段，但是粘土矿物的弹性参数是很难测量的。据报导，粘土的体积模量的理论值在20～50GPa之间。迄今为止，唯一公开发表的，使用原子声学显微法(AFAM)给出的粘土矿物的杨氏模量实验测量值很低，为6．2GPa。本次研究旨在使用独立的实验方法来测量随压力和饱和度变化的粘土矿物的弹性力学参数。首先，实验测量了冷压成型的粘土块随静水压力变化的纵、横波速度，粘土块的孔隙度为4％～43％，颗粒密度为2．13～2．83g／cm^3。第二步，实验测量了单轴压应力条件下的粘土粉末的纵、横波速度。第三步，实验测量了室内条件下的高岭石-水悬浮液(粘土含量从0～60％)的纵波速度及其衰减。高岭石、蒙脱石、去油垢蒙脱石的弹性模量在所有实验中的测量结果是一致的，并且与报导过的纳米级的AF、AM法的测量结果是一致的。固态粘土相的体积模量(Ks）在6～12GPa之间，而剪切模量(μs)在4～6GPa之间。对泥质砂岩、粘土-水、粘土-沙子混合物用本次研究的测量值的预测速度与用理论模型的预测速度做了精度上的比较使用本次研究的Ks=12GPa和μs=6GPa，对由于粘土矿物增加而导致的砂岩的速度减小和在高岭石-水悬浮体的速度测量值，模型都给出了很好的预测。

碾压混凝土坝弹性力学参数渐变规律分析

受振动碾压和龄期的影响,碾压混凝土坝力学参数具有空间和时间的渐变特性。这些渐变特性导致碾压混凝土坝力学参数的复杂变化,是各碾压层本体和层面的力学参数以及层面厚度难以准确确定的主要原因。本文首先针对碾压混凝土坝各相邻碾压层弹性模量和徐变度差别较小的特点,研究了碾压混凝土坝并层龄期的确定方法;然后考虑碾压混凝土的空间渐变特性,结合复合材料力学串并联模型,建立了典型碾压层弹性计算参数分析模型;进一步利用并层算法,构建了并层体的弹性计算参数分析模型;最后,在碾压混凝土坝并层等效弹性力学参数反分析的基础上,利用粒子群算法,求解出了碾压混凝土坝弹性渐变参数。工程实例表明,本文提出的方法是可行有效的。

静水压力下高分子材料黏弹性动力学参数测量

提出测量静压下高分子材料黏弹性动力学参数方法。分别制作均匀实心覆盖层及圆柱空腔覆盖层样品,测量实心覆盖层复反射系数计算复纵波波数,测量圆柱空腔覆盖层复反射系数,结合圆柱空腔结构变形,利用圆柱管中轴对称波特征方程计算复剪切波波数,综合复纵波波数与复剪切波波数计算静压下复杨氏模量及复泊松比。对橡胶材料进行声管测试,分析、总结静压对黏弹性动力学参数影响规律。测量某吸声覆盖层静压下反射系数,并与用实测材料参数计算的反射系数进行比较,验证方法的可靠性。

橡胶砂弹性动力学参数的弯曲-伸缩元试验研究

橡胶砂作为一种廉价环保的土工材料,应用前景十分广阔,关于其力学特性的研究具有重要意义。采用弯曲–伸缩元法对橡胶砂进行了剪切波和压缩波联合测试,分别采用离散频率扫描法和初达波法确定了剪切波和压缩波的传播时间,进而得到其弹性动力学参数:初始剪切模量、侧限模量和泊松比,分析了橡胶含量和围压对橡胶砂弹性动力学参数的影响。结果表明:在同样围压下,随着橡胶含量的增加,橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐减小,初始泊松比逐渐增大;在同样橡胶含量下,随着围压的增大,橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐增大,初始泊松比逐渐减小。最后,在此基础上进行了两种因素耦合效应的分析以及相关力学机制的探讨。

超弹性SMA复合阻尼器的计算模型及参数分析

介绍了超弹性SMA复合阻尼器的构造及工作原理,并根据它的受力特性,建立了该阻尼器的力学计算模型,针对模型中的关键参数:阻尼器内滑条槽深与接触面摩擦系数、SMA丝的预应变及缠绕量、环境温度及位移幅值等对阻尼器力学性能的影响规律进行了分析。分析结果表明:阻尼器的初始刚度、输出力和滞回面积随内滑条槽深、SMA丝缠绕量、接触面的摩擦系数的增加而增加;在不同的位移幅值下,阻尼器的荷载-位移曲线形状分别呈三角形、四边形和五边形等多边形形式,表现为变刚度的特性;阻尼器的屈服位移和输出力随环境温度的升高而线性增加;当对SMA丝施加一定的初始预应变,SMA复合阻尼器表现为摩擦型阻尼器。最后,将模型结果与实验结果进行了对比,两者基本吻合。

从地震层析速度确定原位岩土力学参数

地震纵横波层析成像速度与岩土弹性力学参数有关,多道面波分析(MASW)采用类似二维反射地震处理,得到共中点互相关道集(CMPCC)提取面波频散曲线,由面波频散曲线反演二维速度结构,在岩土结构分层等方面有良好的效果。通过同一剖面的折射地震波层析成像得到纵波速度结构,对岩土层的动弹模量和泊松比等力学参数进行分析,为下一步地质工程设计及岩土力学试验提供参考。

层状岩体横观各向同性力学参数及破坏形态试验研究

为揭示浅变质板岩力学特性的各向异性及破坏形态。以浅变质板岩为试验对象,通过对不同层理面倾角β岩石试件进行单轴压缩试验,探究不同倾角下试件的破坏形态、应力-应变曲线,并测出浅变质板岩的弹性模量、泊松比及剪切模量。结果表明,浅变质板岩的压缩破坏存在4种形态,并与层理面倾角β相关;浅变质板岩的强度随着层理面倾角β的增加呈现先减后增的变化趋势。

干湿状态下岩石动静弹性参数变化规律及关系

以某核电场基岩的花岗岩为研究对象,通过弹性模量和泊松比两种方法测得岩石在烘干和饱和两种不同状态下的弹性参数,并对实测结果进行了对比分析,总结了岩石在两种不同状态下的动静弹性参数的变化规律及动静态系数间的函数关系式,对岩土工程设计具有重要意义。

含水率对页岩动态弹性力学性质的影响研究

声波测试是研究岩石动态力学性质的一种重要的无损检测方法。在有机质丰富的页岩中,页岩的力学性质受含水量、岩石层理、总有机碳含量(TOC)和微观结构变化的影响。本研究在声波测试前,首先使用CT扫描技术对鹰滩页岩的每组测试样品进行扫描,对实验样品的完整性进行筛选,利用核磁共振法(NMR)测定样品的含水率。然后利用超声波脉冲传输技术在不同围压下对每组测试岩心进行声波测试。测试后,利用X射线衍射(XRD)分析了样品的矿物组分,利用扫描电子显微镜(SEM)对微结构进行了表征。研究结果表明:围压和含水率对纵波(P波)和横波(S波)速度均有显著影响,两种速度都随着围压的增加而增加。含水率的增加会降低横波与纵波的波速,含水率对横波速度比纵波速度的影响更大。含水率降低了杨氏模量和剪切模量,增加了体积模量、拉梅参数和泊松比。分析表明,引起岩石力学性质含水率变化的机制可能是粘土-水相互作用、化学反应和毛细压力变化的综合结果。

盐分质量分数、含盐类别对山丹遗址土弹性波声速影响的实验

在室内实验条件下,向遗址土中掺加不同质量分数、不同类别的盐分,通过声波检测仪测定各试块的纵波波速,同时根据弹性力学理论计算出动弹性力学参数,分析了盐分质量分数和含盐类别影响遗址土纵波波速特性机理.研究表明:在外界恒定温度、恒定相对湿度以及含水率一定的条件下,掺入盐分为硫酸钠和硫酸钙试块的纵向波速与盐分质量分数呈正线性相关关系;而掺入氯化钠盐试块的纵向波速与盐分质量分数呈负线性相关关系.研究结果可为西北干旱地区的土遗址病害及对其加固修复提供动力学依据,也可为盐渍土中的声波探测技术提供参考.

基于纳米压痕技术的页岩土MICP结石体微观力学特性研究

目前对于微生物诱导碳酸盐沉淀技术(MICP)土体加固技术的研究大多数集中在宏观力学性能上,对微观力学特性的研究较少。为了探究页岩土MICP结石体的微观力学特性,在不同峰值荷载下对页岩土MICP结石体进行纳米压痕测试,并基于能量法中弹性参数计算模型及塑性断裂力学理论计算页岩土MICP结石体中胶结体区域及土颗粒区域的硬度、弹性模量和断裂韧度。结合激光显微镜及X射线衍射试验,探讨测点处碳酸钙胶结体状态及矿物组分对页岩土MICP结石体各相材料微观力学特性的影响,建立页岩土MICP结石体弹性模量、硬度及断裂韧度三者之间的线性关系。结果表明,利用纳米压痕技术测试页岩土MICP结石体材料的弹性模量、硬度及断裂韧度具备可行性。由于MICP技术诱导生成的方解石晶体质地不均匀,导致页岩土MICP结石体中胶结体的弹性模量、硬度及断裂韧度存在较大离散性。矿物组分中石英矿物的存在能够强化页岩土颗粒的微观力学特性,使部分页岩土颗粒的力学参数提高。各区域的断裂韧度变化趋势与弹性模量、硬度相同,三者之间具有简单线性关系。纳米压痕技术打破了常规力学试验对试样尺寸的限制,为测定页岩土MICP结石体的细观力学参数提供借鉴。