页岩储层应力敏感性的时间效应

有效应力及其作用时间是控制岩石孔隙和裂缝变形的重要外部因素。页岩储层的多尺度孔隙结构特征及孔缝配置关系使得其应力敏感时间效应具有特殊性,然而,以往研究尚未考虑有效应力加载及卸载时间对页岩应力敏感行为的影响。以川南威荣气田龙马溪组页岩气藏为研究对象,钻取不同孔缝发育程度的页岩样品,设计并测试了变有效应力状态下变加载及卸载持续稳定时间对岩样渗透率的影响实验。结果表明:1)有效应力从5 MPa升至35 MPa时,微裂缝岩样和基块岩样渗透率分别降低了66.82%和27.19%,卸载过程中渗透率恢复率为74.73%和79.82%。页岩渗透率越低,有效应力滞后效应越显著;2)恒定有效应力加载持续稳定时间从2.5 h延长至10.0 h,应力敏感系数增加3.76%∼80.17%,且当有效应力较小时的时间效应更显著。研究认为,页岩组分及多尺度孔缝结构是导致其孔缝变形行为差异性的主因。基于实验研究结果,推荐页岩样品老化处理为6.0 h,提出了优化页岩储层敏感性评价实验方案和优化气井工作制度的建议。

区段煤柱变形光纤光栅监测应用研究

针对近距离煤层下伏工作面过上覆遗留煤柱时,发生动静载叠加诱发强矿压显现,导致区段煤柱发生变形失稳造成人员伤亡和设备破坏。为探索基于光纤光栅实时监测区段煤柱变形发育特征,分析进、出遗留煤柱阶段矿压显现机理,将FBG、光栅应力计的光测方法相结合,结合现场实测的区段煤柱变形应力应变水平参量变化规律,研究煤柱应变空间分布规律及回采过程中工作面前方煤柱内部应变时域响应特征,验证光测方法在煤体应变水平观测的可行性。结果表明:工作面回采经过上覆遗留煤柱期间,区段煤柱顶板受集中应力影响,上部岩层块体破断并发生回转导致煤柱载荷增加,随着工作面推进覆岩断裂进一步向上传递,关键层断裂回转发生导致工作面来压,最终导致区段煤柱变形失稳。根据现场光栅应变增量幅度判断煤柱内局部变形的剧烈程度,在集中应力作用下,区段煤柱变形时发生最大应变为650×10^(-6),上覆岩层集中应力造成煤柱应变水平峰值位置为煤柱宽度11.5 m,沿煤柱宽度方向应变表现出先增加后减小然后趋于稳定的趋势,内部应变随采动过程中影响范围在5 m左右。综合研究工作面回采经过上覆遗留煤柱时应变对区段煤柱发生变形失稳的特点和规律,以及应变水平变化和煤柱物理力学性质,得到煤柱破坏的前兆特征,在外力作用下达到变形峰值前对煤柱提前进行卸压和防护的安全处理。

不同应力波形下饱水红砂岩动力学特性

应力波幅值及能量耗散时空演化规律在冲击地压等煤岩动力灾害防治工作中往往被忽略,为研究冲击脉冲波形状对岩石的动力学特性影响,利用分离式霍普金森杆实验系统(SHPB),采用多种长度和纺锤形撞击杆(子弹)对干燥和饱和水红砂岩进行不同应变率下的动态压缩实验。结果表明:应力波持续时间对岩石的应变率和动态强度产生显著影响,当撞击杆长度大于300 mm时,应变率-时程曲线产生“双峰”现象,岩石动态强度与持续时间呈线性关系;当应变率小于300 s^(-1)时,透射能随应变率增大而增加,当应变率大于300 s^(-1),撞击杆长度大于300 mm时,岩石的透射能力随应变率变大而降低;能耗率拟合曲线随应变率增大表现为先增大后降低趋势。

基于像素偏振相机的新型光弹技术应用

像素偏振相机与传统光弹方法相结合是近20年来发展起来的一种新型应力测试技术,其克服了传统光弹方法抗环境光干扰能力弱、定量测试操作复杂、很难实现实时测量等缺点。基于此,介绍了该方法的工作原理,并通过2个实例展示了该方法在适应复杂环境及高精度测试方面的巨大技术优势。给出了该新型光弹技术的若干前瞻性应用建议,包括玻璃幕墙安装应力的高效率检测及钢化玻璃内部缺陷的在线检测等。

再生粗骨料混凝土应力-应变关系

再生粗骨料混凝土应力-应变关系是实现其材料到结构力学分析的桥梁纽带,成为再生粗骨料混凝土结构基础理论的基石。介绍了作者团队多年来在再生粗骨料混凝土应力-应变关系方面取得的研究进展:采用模型化再生粗骨料方法,研究了复杂界面过渡区对再生粗骨料混凝土破坏行为的影响,揭示了再生粗骨料混凝土细观损伤本质与演化机理;从静力作用到动力作用,系统地开展了不同工况下再生粗骨料混凝土应力-应变行为试验研究,探明了载荷条件对再生粗骨料混凝土应力与变形的影响规律并建立了相适应的力学与数学模型;进一步考虑再生粗骨料性能时空变异性,发现了再生粗骨料混凝土力学响应的概率分布特征,提出了再生粗骨料混凝土随机损伤本构关系;基于获得的本构模型,完成了再生粗骨料混凝土构件时变可靠度分析和结构动力非线性分析,为再生粗骨料混凝土在实际工程中的安全应用提供了理论支撑;提炼了相关研究结论并对未来研究工作进行了展望。

雷电冲击下土体应力及弹塑性界面时程分析

雷电作为自然界一种极端天气的表现形式,常给地基、地面、高耸建筑等造成严重破坏。工程防雷措施依赖于土体雷电冲击特性。现阶段,研究人员大多从电气工程角度探究雷电冲击土体造成的危害,但因学科间的差异与局限,雷电作用下岩土工程与电气工程的交叉融合方面的研究十分欠缺。本文构建土体雷电冲击模型,基于电弧通道能量平衡方程计算雷电放电产生的冲击波压力,将冲击波压力作为外加荷载作用在土体中,并通过修正Mohr-Coulomb屈服准则考虑动荷载下土体应变硬化,利用土体的理想锁定状态方程(Idealized Locked Equation of State)和动态扩孔方法考虑冲击波非稳态加载,探究雷电冲击下土体的弹塑性界面及应力时程变化规律。研究表明:在雷电冲击下,土体应力随时间变化呈现先陡增后迅速衰减的趋势,应力突变点表明土体此时正处于弹塑性交界面;在应力突变点之前,土体附加应力趋于0,处于弹性状态。任一时刻下,随着逐渐远离雷电冲击点,土体应力呈现迅速衰减的趋势,应力发生突变骤降表明此处土体正处于弹塑性交界面;在突变点之后土体附加应力趋于0,处于弹性状态。土体压缩系数对土体的弹塑性界面变化具有显著影响,随着压缩指标增大,土体塑性区半径逐渐减小;随着土体黏聚力逐渐增大,土体塑性区半径逐渐减小;增大土体弹性模量可以增大土体塑性区半径,但变化幅度相对较小;电流波形对土体塑性区中的应力会产生较大影响,而对土体弹性区影响较小。

退火处理对热轧Al/Mg/Al复合板界面微观组织与性能的影响

采用1 mm Al+3 mm Mg+1 mm Al的组坯方式,轧制温度为400℃,压下率为35%,热轧得到6061/AZ31B/6061复合板。在退火温度为200℃的条件下,研究了不同退火时间对复合板拉伸性能、界面结合、微观组织以及表面残余应力的影响。在保温时间分别为0、0.5、1和1.5 h情况下,分别进行拉伸实验、能谱分析、微观组织观察和残余应力测试。结果表明,当轧制压下率为35%时,6061铝合金和AZ31B镁合金能够通过热轧方法得到很好的复合;随着退火时间的增加,6061/AZ31B/6061复合板的拉伸强度、伸长率和界面扩散厚度显著增加,且铝合金表面残余应力也增大。

美他多辛治疗对急性酒精中毒患者苏醒时间症状消失时间和氧化应激反应的影响

目的:探究美他多辛治疗对急性酒精中毒患者的影响。方法:选取2020年1月至2022年12月我院急诊收治的104例急性酒精中毒患者为研究对象,采用随机数字表法分为常规组(n=52)和美他多辛组(n=52)。对照组给予常规治疗,观察组常规治疗基础上给予美他多辛治疗。记录两组患者临床指标(苏醒时间、症状消失时间),比较治疗前和治疗后,两组患者血气指标[血氧饱和度(SaO_(2))、氧分压(PO_(2))]及呼气酒精浓度(BrAC)水平,比较治疗前和治疗后,两组患者氧化应激[超氧化物歧化酶(SOD)]状态,治疗前和治疗后,两者患者肝肾功能[丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、血肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)]、凝血功能[凝血酶原时间(PT)、凝血酶时间(TT)、活化部分凝血酶时间(APTT)、纤维蛋白原(FIB)]。结果:美他多辛组苏醒时间、症状消失时间均短于常规组(P均<0.05);治疗后,两组患者SaO_(2)、PO_(2)、SOD、FIB水平均较治疗前升高,美他多辛变化水平高于常规组(P均<0.05);BrAC、肝肾功能指标(ALT、AST、Scr、BUN)、部分凝血功能指标(PT、TT、APTT)水平较治疗前降低,美他多辛变化水平高于常规组(P均<0.05)。结论:美他多辛能够缩短急性酒精中毒患者苏醒时间及症状消失时间,改善患者血气状态,缓解患者氧化应激反应,改善患者肝肾功能及凝血功能。

资本市场系统性风险监测及风险跨市场溢出研究——基于金融压力指数视角

本文从股票、债券、衍生品、外汇四个市场选取指标构建资本市场压力指数,对中国资本市场系统性风险进行动态测度;在此基础上,从时域和频域视角考察风险在四个子市场间的溢出效应。研究结果表明:本文构建的资本市场压力指数能够准确识别样本区间内的重大风险事件;极端冲击将导致风险溢出水平上升,各子市场在风险传递中的作用具有差异性和时变性;根据风险溢出的大小、方向和长短期结构,能够对风险动态演化过程及驱动因素进行有效判别。本文的研究对完善资本市场风险动态监测体系具有重要价值。

远场水下爆炸冲击作用下重力坝动力稳定性的简化时程分析方法

高坝大库的抗爆与防护是国防安全的重要研究课题。该文针对远场水下爆炸冲击作用下混凝土重力坝的稳定安全评价问题,研究了远场水下爆炸冲击波的传播及其与坝体的相互作用过程;基于波动理论和平面波假设,建立了重力坝爆炸动应力场的简化理论计算模型,最终建议了一种远场水下爆炸冲击波作用下重力坝动力稳定性的简化时程分析方法;同时结合工程实际,采用该方法对某混凝土重力坝的动力稳定性进行了分析。结果表明:在远场爆炸冲击荷载作用下,重力坝的稳定安全系数呈现出先增后减再增并最终保持恒定的变化规律;下游坝面反射形成的拉伸波与剪切波的共同作用是导致建基面稳定安全系数降低的主要原因。

露天矿深孔台阶爆破逐孔起爆参数的优化研究与应用

露天矿深孔台阶爆破常存在炸药单耗和大块及根底率偏高增加综合成本、爆堆松散度过小不利于铲装、爆破振动过大影响边坡稳定等问题。以多宝山露天矿深孔台阶控制爆破为工程依托,从理论上建立了逐孔起爆爆破引起的应力场解析式,确定了逐孔起爆的孔排距、最小底抗线和孔间延期时间;采用LS-DYNA软件对此爆破参数建立的模型爆破应力大小和破碎范围进行了分析,并在多宝山露天矿进行了6组不同爆破参数条件下的现场工业试验,确定了不同炸药单耗等爆破参数与块度、松散度的变化规律,验证并确定了优化的多宝山露天矿深孔台阶控制爆破参数。主要研究成果为:(1)在多宝山露天矿爆破的耦合装药条件下,通过逐孔起爆应力场的理论推导和分析,应力场分布和应力大小的影响仅限于前后两孔之间,孔间延期时间17 ms是比较合理的。(2)爆破现场爆堆和块度大小数据的收集可以通过无人机倾斜摄影技术和手机拍照进行,由此收集的数据分析获得的松散度和块度是有效合理的。(3)多宝山露天矿深孔台阶爆破,当炮孔直径为178 mm和孔间延期时间17 ms时,满足爆堆块度小于60 cm、松散度大于1.45铲装条件下的炸药单耗为0.60 kg/m^(3)、孔排距为7 m×5 m。

土石坝加高工程老坝防渗墙施工时机优选

针对老旧水库大坝加高工程中混凝土防渗墙的修建时机对其自身应力变形影响很大,可能对坝体防渗系统造成安全隐患的问题,以某土石坝加高工程为例,采用三维有限元法对大坝加高过程进行模拟计算,分析比较了不同施工方案下防渗墙的应力变形特性,以优选防渗墙施工时机。模拟计算结果表明:在加高坝填筑至215 m或此之前修建老坝防渗墙时墙体应力变形较小,此时竣工期与蓄水期防渗墙顺河向最大位移分别为-1.56 cm与4.91 cm,大主应力极值分别为1.01 MPa与1.67 MPa,小主应力极值分别为-0.41 MPa与-0.66 MPa,防渗墙与连接板接缝的切向错动和相对沉降变形极值分别为4.84 mm与8.11 mm,能够满足安全运行要求。相比加高坝填筑后期施工防渗墙,在加高坝填筑开始前或填筑至与老坝同高之前完成防渗墙的施工,可改善防渗墙的应力变形状态并降低防渗墙与连接板接缝的切向错动和相对沉降。

时机理论指导下的护理干预在胃肠道肿瘤患者中的实施效果

目的分析时机理论指导下的护理干预在胃肠道肿瘤患者中的应用效果。方法选取2022年2月—2023年2月无锡市人民医院普外科收治的88例胃肠道肿瘤患者作为研究对象,按照组间基本特征具有可比性的原则分为对照组和观察组,各44例。对照组患者予以常规护理干预,观察组患者予以时机理论指导下的护理干预,比较两组患者的癌因性疲乏程度、压力知觉水平、病耻感与生命意义。结果护理前,两组患者的癌因性疲乏量表(CFC)、中文版压力知觉量表(CPSS)、慢性疾病病耻感量表(SSCI)、癌症患者生命意义感量表(C-MiLS)相比,差异均无统计学意义(P>0.05)。出院90 d后,观察组患者的CFS评分低于对照组,观察组患者的CPSS评分低于对照组,观察组患者的SSCI评分低于对照组,观察组患者的C-MiLS各维度评分均高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论时机理论指导下的护理干预在胃肠道肿瘤患者中的应用不仅能缓解胃肠道肿瘤患者的癌因性疲乏程度,降低其压力知觉水平与病耻感,而且可促进患者的生命意义感进一步增强。

某型地铁转向架异常振动试验研究

针对某型转向架在服役过程中出现异常振动,基于Miner累积损伤理论和等损伤原则,利用轮轨振动传递的时频特性开展试验研究。试验结果表明,该转向架构架的等效应力幅值中100 Hz以内的低频区段能量占比最大,其中部分位置在70 Hz附近的能量占比达18.78%~33.85%;结合轴承故障频率的理论计算、试验主频对比及拆解判定,振动主频70 Hz由轴承外环滚道上的缺陷故障产生;考虑到轴箱垂向振动存在与构架弹性模态相近的63 Hz主频,一定程度上加剧了转向架的振幅,而线路扣件的振动主频集中在350、430 Hz,对轮对轴箱系统的影响较大,对构架影响较小。该研究方法和结论对解决转向架局部振动等类似问题具有借鉴作用,为车辆的结构设计和运维管理提供一定的参考价值。

干旱胁迫时间对藜麦苗期生理特性的影响及耐旱性评价

为探讨持续干旱胁迫下不同基因型藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)的生理响应变化动态,利用20%聚乙二醇(PEG)6000溶液模拟干旱,对晋藜1号(JL1)、晋藜2号(JL2)和晋藜3号(JL3)3个藜麦品种的苗期植株进行干旱胁迫,连续胁迫0、0.5、2、8、24、48和72 h后测定其生理生化指标,对藜麦苗期耐旱性评价或鉴定指标进行筛选,并对其耐旱性进行综合评价。结果表明,随着干旱胁迫时间的延长,叶片相对含水量(RWC)呈逐渐递减的趋势;可溶性糖(SS)和丙二醛(MDA)含量持续升高,在72 h时达到最大值;保护酶系统超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均呈现先升后降的趋势,其中SOD、CAT、APX活性分别在胁迫24 h时达到峰值,POD活性在胁迫48 h时达到最大值。渗透调节物质脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)含量及超氧阴离子(O_(2)^(-).)产生速率因品种而异。其中,JL1和JL2的Pro含量随胁迫时间延长呈上升趋势,JL3则呈现先上升后下降趋势,在48 h时达到最大值;JL1的SP含量表现为先降低后升高再降低趋势,而JL2和JL3则呈现先升高后降低趋势;JL1和JL3叶片中的O_(2)^(-).产生速率表现为持续上升趋势,JL2则表现为先升高后降低趋势。可见,胁迫时间对各指标的影响不同,大部分指标在胁迫24和48 h时变化幅度较大。此外,生理指标对干旱胁迫有一定的阈值反应。主成分分析和隶属函数分析均表明,供试藜麦种质耐旱性表现为JL1>JL2>JL3。本研究结果为藜麦耐旱机制研究及耐旱新品种选育提供了理论依据。

冷应激对民猪肌肉组织中抗氧化相关基因表达的影响

为了明确冷应激对民猪肌肉组织抗氧化相关基因表达的影响,试验选取1~2月龄的民猪仔猪9头,随机分为3组,分别饲养在常温(22~25℃,对照)、短期低温(4℃3 d)和长期低温(4℃15 d)环境下。通过实时荧光定量PCR的方法检测常温组、短期低温组和长期低温组民猪仔猪的背最长肌中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)基因、核因子E2相关因子2(Nrf2)、Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1(Keap1)mRNA表达量的变化。结果表明:与常温对照组相比,短期低温组和长期低温组民猪肌肉组织中SOD基因表达量变化不显著(P>0.05),而GPX表达量显著升高(P<0.05);短期低温组Nrf2基因表达量显著升高(P<0.05),但是长期低温组降低;短期低温组Keap1基因表达量变化不显著(P>0.05),而长期低温组中其表达量显著下降(P<0.05)。说明冷应激对民猪肌肉组织抗氧化物相关基因的表达有一定的影响。

神东矿区构建综采工作面三维透视采场技术研究

为实现工作面回采期间矿压与生产管理、保障智慧矿山建设,需要构建三维透视采场。首先,基于实用矿山压力控制理论,建立采场空间结构力学模型,训练一套采场覆岩运动参数推导、支承压力分布规律计算、矿山压力实时监测数据分析与三维采场静态应力与动态应力模拟的算法体系。其次,通过采用二维三维一体化建模的方式构建三维透明地质模型、使用三维建模工具对液压支架等设备进行精细化建模、对采场上覆岩层的运动状态进行专业化建模,体现三维透视采场基本要素的全面性。通过采用三维曲面积分法解析综采液压支架相关数据、采用多目标多因素分级方法分析钻孔应力数据、采用时序序列数据分析其他数据三种方法进行采场实时监测数据分析。最后,以布尔台煤矿42204工作面为工程背景,构建了三维透视采场基本模型。所建立的三维模型能够根据地质信息、钻孔数据、矿压显现等实际情况反映应力场变化,实现采场空间采动应力随工作面推进的展示,为采煤工作面回采期间矿压与生产管理提供技术支撑。

软击穿对压控磁各向异性磁隧道结及其读电路性能影响

为了解决软击穿导致的压控磁各向异性磁隧道结(voltage-controlled magnetic anisotropy magnetic tunnel junction,VCMA-MTJ)及其读电路性能下降的问题,在对VCMA-MTJ软击穿机理深入分析的基础上,修正了VCMA-MTJ的电学模型,设计了一种具有固定参考电阻的VCMA-MTJ读电路和一种具有参考电阻调控单元的VCMA-MTJ读电路,研究了软击穿对VCMA-MTJ电阻R_(t)、隧穿磁阻比率M、软击穿时间T_(s)以及VCMA-MTJ读电路读错误率的影响。结果表明:软击穿的出现会导致R_(t)和M均随应力时间t的增加而降低,T_(s)随氧化层厚度t_(ox)的增大而缓慢增加,却随脉冲电压V_(b)的增大而迅速减少,与反平行态相比,平行态的T_(s)更短且M降低50%所需时间更少;具有固定参考电阻的VCMA-MTJ读电路可有效避免读“0”错误率的产生,但读“1”错误率却随t的增加而上升,而具有参考电阻调控单元的VCMA-MTJ读电路可在保持读“0”正确率的同时,对读“1”错误率改善达54%,在一定程度上削弱了软击穿对VCMA-MTJ读电路的影响。

衬砌-围岩时效劣化影响下开裂衬砌服役可靠性分析

隧道衬砌结构在服役期内多为含裂缝工作,并且在侵蚀环境长期作用下,隧道支护结构和围岩性能指标将发生劣化,将直接导致衬砌结构服役期内的可靠性降低。为研究劣化效应影响下含裂缝衬砌的服役性能,建立考虑围岩及衬砌劣化效应的时效可靠性分析模型。通过分析衬砌混凝土强度、弹性模量和围岩弹性模量的经时劣化规律,确定影响结构性能劣化参数的统计特征,建立基于线弹性断裂力学的裂缝尖端应力强度因子时变模型和衬砌时变可靠性分析框架。以某山岭病害铁路隧道为例,利用随机有限元法获取不同裂缝深度、裂缝位置情况下应力强度因子典型服役时间点的统计特征,采用蒙特卡洛法计算开裂衬砌典型服役时间点的可靠度指标。结合2个工程失效案例验证模型的有效性。研究结果表明:劣化效应对含裂缝衬砌服役性能影响显著,衬砌可靠度指标随服役时间增加而降低,在评价分析既有隧道服役性能时,需要考虑长期劣化效应的影响;裂缝应力强度因子与裂缝开裂深度成正相关,开裂深度越大,结构可靠度指标越低;不同位置裂缝因受力不同强度因子存在较大差异,拱肩处结构可靠性能衰减同拱顶处相似。边墙处由于受力较小,服役期内可靠度指标满足要求。模型可以较为准确地模拟和预测隧道开裂失效的情况,研究结果为准确评估开裂衬砌的服役性能提供了依据,为运营期隧道维修养护提供了参考。

基于力学时变性的页岩油藏四维地应力演化规律研究

裂缝对页岩岩石力学性质影响突出,准确表征含裂缝页岩的岩石力学性质变化是实现页岩油藏压裂-投产过程中四维地应力场精准刻画的重要基础。已有四维地应力研究通常认为应力变化主要源于孔隙压力改变,未考虑岩石力学性质变化对四维地应力的影响。利用在线CT实验,明晰了孔隙压力与页岩孔缝体积的关系,依据应变能理论,推导了裂缝体积与页岩泊松比、弹性模量的理论关系,建立了孔隙压力与泊松比、弹性模量的时变理论模型。结果表明,层理缝开启是页岩岩石力学参数具有时变性的主要原因,孔隙压力越大,裂缝开启条数越多,裂缝空间呈指数型增长。随裂缝体积增加,页岩泊松比快速增加、杨氏模量快速减小,页岩强度大幅降低。以济阳坳陷页岩为例开展分析,裂缝体积占比提高至1%时,杨氏模量由37.5GPa下降至15.06GPa,泊松比由0.22上升至0.35。依托数值模拟方法对比分析岩石力学参数时变性对四维地应力演化的影响,考虑岩石力学时变性特征的四维地应力模拟能够更好地表征页岩压裂-投产过程中的应力大小演化与方向偏转的规律,与实际油藏压裂-投产过程中的四维地应力演化规律更加吻合,模拟结果更加可靠。研究成果能够为页岩油立体井组合理部署、优化设计、风险预警等提供理论支撑。