缝高比对不同强度等级混凝土断裂特性的影响

采用我国水工混凝土断裂试验规程推荐的双K断裂模型,确定C25、C35在缝高比0.2～0.5范围内的断裂参数,研究了两种强度等级下缝高比对混凝土断裂特性的影响。试验结果表明,试件的荷载值随着缝高比的增加而逐渐降低;缝高比为0.3或0.4的三点弯曲梁混凝土试件相对韧度较好;缝高比从0.2变化到0.5的范围内,混凝土试件起裂韧度值、失稳韧度值变化不大,起裂韧度和失稳韧度均可认为是一个常数;强度等级越高,断裂能越大,且断裂能随缝高比的变化而变化,缝高比为0.3或0.4时,混凝土试件的断裂能最大。

不同初始缝高比楔入劈拉试件断裂试验研究

为研究初始缝高比对混凝土断裂性能的影响,设计4组共32个不同初始缝高比的试件进行楔入劈拉试验。测定试件断裂过程中的荷载、裂缝张口位移、混凝土应变等参数的特征值及全过程曲线。以双K断裂理论为基础,计算不同初始缝髙比试件的有效裂缝长度ac、起裂断裂韧度KiniIC和失稳断裂韧度KunIC等断裂参数。试验结果表明:有效裂缝长度ac随缝高比的增大而增大,裂缝亚临界扩展量Δac随缝高比的增大而减小;起裂断裂韧度不受初始缝高比的影响,失稳断裂韧度随缝高比的减少有所增大,当a0/D≥0.5时,为一常数。

缝高比对碾压混凝土名义断裂韧度的影响

对不同缝高比的碾压混凝土试件进行了楔入劈拉试验,通过对名义断裂韧度试验结果进行分析,得到缝高比对碾压混凝土的断裂韧度的影响规律。将碾压混凝土断裂韧度试验结果与已有的混凝土断裂韧度尺寸效应公式及基于Hu公式得到的断裂韧度尺寸效应公式结合,确定了碾压混凝土名义断裂韧度在缝高比这一因素影响下的公式。

缝高比及尺寸对碾压混凝土失稳断裂的影响

采用尺寸分别为300 mm×300 mm×150 mm、400 mm×400 mm×150 mm和500 mm×500 mm×150 mm,缝高比均为0.4,以及尺寸为150 mm×150 mm×150 mm,缝高比分别为0.4、0.5和0.6的楔入劈拉试件进行研究,分析缝高比及尺寸对碾压混凝土断裂过程及断裂参数的影响,结果表明,与普通混凝土不同,碾压混凝土失稳断裂参数随缝高比的增大有一定程度增加;试件尺寸较大时(高度大于300mm),《水工混凝土断裂试验规程》(DL/T5332-2005)中的公式对碾压混凝土才具有较好的适用性,试件尺寸较小时,该公式计算值与试验数据偏差较大,需进一步寻找更合适的公式.

四点剪切梁法研究混凝土I-II复合型起裂准则及其缝高比影响规律

通过对3种不同缝高比试件的四点剪切梁试验,进行了混凝土I-II复合型起裂准则的试验研究,试验过程中除了测得极限荷载外,还测得了各个试件的起裂荷载及起裂角度。根据所测得的起裂荷载并通过有限元方法计算了开裂状态下的应力强度因子KI、KII分量,进而提出了与以往由极限荷载确定的断裂准则相区别的起裂准则,研究了缝高比对该起裂准则、试件起裂角度和应力强度因子分量的影响规律。结果表明,缝高比在0.3～0.4之间,其对混凝土I-II复合型断裂起裂准则有明显的影响;缝高比在0.4～0.5之间,其对混凝土I-II复合型断裂起裂准则基本上没有影响。随试件缝高比的增大,试件的起裂角度会增大,但对KI/KII却随缝高比的增大而减少。

不同初始缝高比的混凝土断裂试验及边界效应分析

为了解决直接法(轴向拉伸试验)和间接法(劈裂拉伸试验、弯曲拉伸试验)测试抗拉强度的试验结果相差较大的问题,通过不同初始缝高比早龄期混凝土的楔入劈拉试验,基于已有的Hu-Guan边界效应理论模型,拟合得到两个真实的断裂参数——断裂韧度和抗拉强度,然后基于双K断裂模型,根据试验测得的起裂荷载、峰值荷载及临界裂缝张口位移值,计算初始缝高比为0.05~0.70共8组试件的起裂断裂韧度和失稳断裂韧度。结果表明:Hu-Guan边界效应模型拟合计算得到的抗拉强度值与劈裂抗拉试验值相差4.85%,得到的断裂韧度值介于双K模型计算范围内,验证了已有的边界效应模型适用于确定混凝土材料的真实断裂参数;起裂断裂韧度不受初始缝高比的影响,失稳断裂韧度在0.05≤α≤0.4范围内随初始缝高比的减小而增大,在0.4≤α≤0.6范围内,其值为一常数,在0.6≤α≤0.7时,其值有明显的下降趋势。

初始缝高比对碾压混凝土断裂性能的影响

为了研究初始缝高比对碾压混凝土的断裂性能的影响,制作了初始缝高比为0.4、0.5、0.6共18个楔入劈拉碾压混凝土试件并进行了断裂试验,得到了不同初始缝高比试件的有效裂缝长度、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度等断裂参数,分析了初始缝高比对碾压混凝土断裂性能的影响。结果表明:在不同初始缝高比的条件下,起裂断裂韧度的值变化较小,可认为是材料的固有参数;失稳断裂韧度随初始缝高比的增大而增大,但也逐渐趋于平缓;起裂断裂韧度与失稳断裂韧度的比值随着初始缝高比的增加维持在0.38左右;相同尺寸下,初始缝长越小,裂缝亚临界扩展量越大,试件韧性越好。

初始缝高比、骨料粒径对混凝土断裂性能的影响

为了研究初始缝高比和最大骨料粒径对低热混凝土断裂参数的影响,设计了试件有效尺寸为300 mm×300 mm×120 mm,初始缝高比分别为0.2、0.4、0.6、0.7,最大骨料粒径分别为10、20 mm的低热混凝土楔入劈拉试验,基于双K理论模型分析初始缝高比及最大骨料粒径对低热混凝土断裂参数的影响。结果表明:粗骨料对裂缝的扩展有阻碍作用,骨料粒径越大,混凝土的双K断裂参数和断裂能越大;相同试件尺寸条件下,起裂断裂韧度与初始缝高比无关,可认为是混凝土材料的固有参数;失稳断裂韧度、断裂能随初始缝高比的增大而减小。

不同缝高比混凝土梁试件三点弯曲断裂声发射特性研究

结合声发射技术,针对四种缝高比(0.2、0.3、0.4、0.5)的混凝土梁试件开展了单调三点弯曲断裂试验,探究了混凝土梁的断裂特性和裂缝扩展机理,对比研究了不同缝高比对混凝土梁断裂力学特性的影响。试验结果表明,混凝土梁试件的峰值荷载会随着缝高比的增大而降低。随着缝高比的增大,试件裂缝张开口位移临界值增大,而失稳断裂韧度和断裂能均减小。加载过程中,声发射参数累计值均随缝高比的减小而增大,但平均值无明显变化规律。基于单位时间声发射撞击数的变化,将试件单调断裂加载过程划分为三个阶段,并给出了基于声发射信号强度分析的混凝土结构安全区域。

缝高比对FRP拉挤型材软化关系的影响

为研究FRP拉挤型材拉伸软化特性,对顺纤维方向切口梁采用了三点弯曲试验,试件初始缝高比分别为0.2、0.3、0.4和0.5。试验测定了试件的荷载-挠度(P-δ)曲线、荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线和荷载-裂缝尖端张开位移(P-CTOD)曲线,结果显示FRP拉挤型材断裂过程包括3个阶段:线性阶段、稳定阶段与失效阶段,表现为准脆性断裂破坏。应用P-δ曲线计算试件断裂能,再根据拉伸强度、断裂能以及变形关系建立双线性拉伸软化曲线。总断裂能由微裂纹断裂能和纤维桥连断裂能组成,研究表明:总断裂能大小不受初始缝高比影响,微裂断裂能约占总断裂能的60%;拉伸软化曲线受初始缝高比影响明显,建立了相应的函数公式。

不同缝高比自密实混凝土梁断裂及疲劳特征

为探究自密实混凝土(Self-Compacting Concrete,SCC)梁的断裂特性与疲劳断裂行为,针对3种初始缝高比(0.1、0.2和0.3)的SCC梁开展准静态断裂试验。结果表明,SCC梁的临界缝高比和失稳韧度均随初始缝高比的增大而增大。与普通混凝土相比,SCC的阻裂能力较弱,且SCC梁的失稳韧度比普通混凝土有所下降。同时,对初始缝高比为0.2的SCC梁开展循环荷载与激增荷载交替作用的变幅疲劳断裂试验。结果表明,在激增荷载作用下,SCC梁的疲劳行为受加载速率的影响。当激增荷载超过SCC梁的静态承载力时,裂缝增长速率加快,导致SCC梁破坏。低荷载比的循环荷载有助于提高SCC抵抗激增荷载的能力。当荷载比小于0.5时,SCC破坏前能承受更多次激增荷载作用。

不同缝高比大坝混凝土断裂性能及声发射特性

为研究缝高比对大坝混凝土断裂性能的影响,对不同缝高比(0.3、0.4、0.5)的带缺口立方体大坝混凝土试件(边长为300、450 mm)分别开展楔入劈拉试验,同时采用声发射技术监测大坝混凝土的声发射特性。根据试验结果获得了荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线、断裂韧度、断裂能及声发射特征参数。研究结果表明,300、450 mm立方体大坝混凝土试件的起裂韧度均与缝高比无关,可视为一常数;而失稳断裂韧度随缝高比的增大而减小。随着缝高比的增大,试件的断裂能、临界裂缝扩展量、声发射累积撞击数和振铃计数逐渐减小。声发射累计振铃计数和累计撞击次数四阶段特征不仅可反映大坝混凝土四阶段破坏过程,也能够反映其断裂破坏的边界效应;声发射b值可反映大坝混凝土峰后损伤破坏的两个阶段。

初始缝高比对钢纤维混凝土断裂性能的影响

为研究初始缝高比对钢纤维混凝土断裂性能的影响,对三种不同初始缝高比(0.1、0.2、0.3)的钢纤维混凝土开展断裂韧性试验,计算相关的断裂参数,并借助声发射(AE)和数字图像法(DIC)分析了裂缝发展过程中AE能量和全场应变的变化规律。结果表明,钢纤维混凝土的断裂韧性随初始缝高比的增大呈减小趋势,当初始缝高比为0.3时钢纤维混凝土的断裂性能大幅下降。钢纤维混凝土的断裂过程可根据AE能量划分为弹塑性阶段、裂纹稳定扩展阶段和断裂阶段,随初始缝高比增加,弹塑性阶段持续时间减少。DIC分析结果表明,在整个加载过程中,预制裂缝尖端会产生较大的应力集中,裂缝的横向应变较大。研究结果揭示了钢纤维混凝土裂缝发展机理,可为其工程应用提供理论支持。

压裂缝高度对致密砂岩气储层水平井产能的影响

越来越多的开发实践显示,对于多隔夹层型致密砂岩气藏,并不是有效储层钻遇率越高,产能越高。为搞清鄂尔多斯盆地苏里格气田盒8段储层部分低钻遇率水平井(钻遇率小于60%,最低仅31%)压裂改造效果好、产能较高(初期产能最高可达7.5×10^(4) m^(3)/d)的原因,文中综合储层发育特征、岩石力学参数并结合数值模拟方法,讨论了压裂缝高度对隔夹层发育的致密砂岩气储层水平井产能的影响。结果表明:对于隔夹层发育的致密砂岩气储层,隔夹层被压穿,使得纵向多套气层通过压裂缝与井筒连通投产,是低钻遇率水平井高产的主要原因,压裂缝高度对水平井产能有重要影响;对于隔夹层不发育的单一厚层致密砂岩气储层,随压裂缝高度增加,水平井产能并无明显变化。因此,对于长水平段(大于100 m)连续钻遇薄隔夹层的水平井,可根据致密砂岩气储层纵向砂体及气层发育情况,考虑在非有效储层段射孔压裂,并尽可能压穿纵向多套隔夹层,以明显提高气井产能。这对鄂尔多斯盆地内外类似致密砂岩气储层水平井压裂优化设计和水平井单井产能提高具有重要指导意义。

JH区块沙溪庙组致密砂岩气藏压裂缝高影响规律研究

致密砂岩油气作为非常规油气资源之一,已成为油气增储上产的“重点领域”与“亮点类型”。其中四川盆地JH区块沙溪庙组致密气资源丰富,河道砂体广泛发育,开发潜力巨大。致密砂岩气藏低孔低渗的特性决定了只有采用水平井分段压裂才能实现其规模效益开发,而在水力压裂过程中,裂缝高度控制是一件很棘手的问题。基于此,以JH区块为研究背景,建立三维层状介质压裂数值模拟模型,以现场压裂施工数据和井温测井缝高数据为基础,优选P3D裂缝扩展模型,进而分析工程、地质因素对裂缝垂向扩展行为的影响和控制作用。研究结果表明,不可控地质因素中储隔层应力差是影响裂缝高度的最关键因素,当储隔层最小水平主应力差达4~6 MPa后,裂缝几乎不会发生穿层;杨氏模量影响较小,泊松比几乎没影响;可控工程因素中施工排量和压裂液黏度对缝高影响较大,低排量和低黏度有助于控制缝高。

致密油整体缝网压裂技术在杏树岗油田杏69-1井区扶余油层的应用实践

针对大庆致密油储层地质条件逐年变差,以及采用常规压裂改造工艺达不到预期增产效果的问题,创新采用整体缝网压裂工艺,主要从地质选层、缝储匹配、液性组合、有效改造4个方面进行方案优化。依托杏树岗油田杏69-1井区扶余油层“井缝控藏”理念,纵向上通过甜点优选压裂层段,平均单井压裂层数由4层减少至3层。横向上考虑砂体连通关系,以缝控储量最大为目标,优化施工规模,平均单井液体规模降低16%,支撑剂规模降低31.4%,单井成本降低4.7%。同时采用变黏压裂液、控缝高工艺,积极推行全链条挖潜增效,实现该井区扶余油层整体缝网压裂效益开发。现场应用表明,整体缝网压裂技术提高了缝控储量规模,实现了储层改造最大化、缝控储量最大化。实际平均单井日产油5.7t/d,比设计值提高103%;实际建设产能1.62×10^(4)t,超额完成22.7%。

多级加砂控缝高工艺技术在渤海油田压裂施工中的运用

在助力提高海上油气田增储上产的“七年行动计划”重要阶段,海上油气田低渗压裂项目正在按计划表推进。通过水力压裂工艺技术对低渗储层进行物性改造,为最大可能提高目标井的油气产量和稳产时间,在压裂规模论证阶段,一方面要尽可能地提高油井的压后产液量,另一方面要尽可能地降低油井产液的含水率,使压裂改造后的油井经济性最大。在压裂工艺设计先期阶段,为降低油井后期生产时的含水率,主要有2种途径。第一种是改造储层孔喉通道和人造裂缝通道的表面润湿性,使其增加地层水在储层孔喉和人造裂缝通道里的流动阻力,同时降低油气流的流动阻力,主要的措施手段有泵入堵水化学药剂和在裂缝中填充表面改性的控水支撑陶粒,但该途径控水效果有限且有效期较短;第二种途径是让人造裂缝定向延伸,避免沟通含水率较高的层位,主要的措施手段有射孔方案优化和多级加砂控缝高工艺技术。本文聚焦在控缝高工艺技术方面,通过泵注不同规格的支撑剂,在压裂施工阶段,避免裂缝向下延伸至底水,从而达到降低油井含水率的目的。介绍了此种工艺技术的设计基本原理、现场应用实例和效果追踪数据,为其他油田压裂项目的遇到类似问题时提供参考。

垂直高强线NICE结缝合联合Krackow缝合治疗髌骨下极骨折的临床应用

目的:比较使用垂直高强线NICE结缝合联合Krackow缝合与使用垂直钢丝缝合联合Krackow缝合治疗髌骨下极骨折的疗效。方法:回顾性分析髌骨下极骨折患者35例,根据内固定方式不同分组,A组19例采用垂直高强线NICE结缝合联合Krackow缝合治疗。B组16例采用垂直钢丝固定联合Krackow缝合。结果:所有患者影像学上均骨性愈合。35例患者取得随访,平均随访时间(10.09±3.05)月。术后2周、1月、3月随访Bostman评分两组比较无显著性差异(P>0.05);术后6月随访Bostman评分A组优于B组(P=0.027)。结论:垂直高强线NICE结缝合联合Krackow缝合与使用垂直钢丝固定联合Krackow缝合两种方法治疗髌骨下极骨折均能取得良好的临床疗效,垂直高强线NICE结缝合联合Krackow缝合具有不用取出内固定,避免金属内植物对皮肤激惹等优点,是治疗髌骨下极骨折的可选择方案。

大初始缝高比混凝土试件双K断裂参数的试验研究

双K断裂准则能够定量描述混凝土裂缝的起裂、稳定扩展和失稳断裂。该文采用混凝土三点弯曲梁试件,通过在试验中测得的起裂荷载Pini、最大荷载Pmax及临界裂缝口张开位移CMODC计算了初始缝高比为0.3～0.9共7组试件的起裂断裂韧度K IiCni和失稳断裂韧度K IuCn。结果表明,当初始缝高比为0.3～0.7时,混凝土裂缝扩展经历起裂、稳定扩展和失稳破坏3个阶段,双K参数均是与初始缝高比无关的材料参数;当初始缝高比大于或等于0.8时,混凝土裂缝起裂后便进入失稳扩展阶段,起裂荷载即为最大荷载,且计算得到的K IiCni仍与初始缝高比无关。因此,在确定K IiCni时,仅需测得初始缝高比大于或等于0.8试件的Pmax,将Pmax作为Pini直接计算得到K IiCni。同以往的试验方法相比,其结果更为准确且试验方法简单。

关节镜下空心钉固定和高强度缝线固定治疗胫骨髁间棘骨折的疗效比较

目的在胫骨髁间棘骨折治疗中分别应用空心钉固定与高强度缝线固定,并比较其临床价值。方法选取2020年2月至2022年2月,在该院治疗的78例胫骨髁间棘骨折患者。采取随机数字表法,将其分为两组。两组患者均接受关节镜手术治疗,其中,对照组39例应用高强度缝线固定,观察组39例应用空心钉固定。比较两组患者的手术基本指标、膝关节稳定性情况(拉赫曼实验、前抽屉试验、轴移试验)及膝关节功能(主观评分、膝关节活动度、Lysholm膝关节评分)。结果观察组患者的手术时间更短,对照组患者开始功能训练时间更短,组间比较差异有统计学意义(P<0.05);两组患者住院及骨折愈合时间差异无统计学意义(P>0.05);术后6个月,两组患者的前抽屉试验、轴移试验、拉赫曼实验等膝关节稳定性评价结果以及主观评分、膝关节活动度、Lysholm评分等膝关节功能评价结果差异无统计学意义(P>0.05)。结论高强度缝线、空心钉两种内固定方式均能够取得良好的效果,患者膝关节功能、稳定性恢复情况相当,但高强度缝线固定术后功能锻炼开展更早,而空心钉固定的手术时间更短,可根据患者情况选择。