钢纤维喷射混凝土结构安全性分析方法

钢纤维喷射混凝土作为隧道喷射混凝土支护的新型材料,具有更优的抗拉、抗裂性能和耐久性,为了研究其用于隧道支护对承载力的影响以及开裂情况,建立了钢纤维喷射混凝土结构安全性分析方法。该分析方法根据钢纤维喷射混凝土构件尺寸,检测在荷载作用下钢纤维喷射混凝土构件是否发生开裂,若未开裂则构件尺寸合理,若开裂则需计算出实际裂缝宽度判别是否满足安全规范要求。根据分析流程对Ⅲ级围岩钢纤维喷射混凝土Ⅰ型和Ⅱ型、Ⅳ级围岩钢纤维喷射混凝土三种支护类型进行工程验证,结果表明:同一级围岩,钢纤维喷射混凝土越厚,越不易开裂,安全性越高;不同级围岩,围岩荷载越大,同一厚度的钢纤维喷射混凝土越易开裂且开裂后裂缝宽度越大;理论计算结果与现场试验结果基本吻合,验证了钢纤维喷射混凝土结构安全性分析方法的实用性和有效性。

坚硬覆岩预裂弱化改性效应及导水裂缝带控制机理

针对深部煤层开采坚硬覆岩条件下导水裂缝带控制问题,充分借鉴坚硬顶板预裂弱化技术,提出预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度的新方法。综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟等方法,研究了坚硬主控覆岩预裂弱化改性效应,详细阐述了不同弱化层位对导水裂缝带的控制机理,并进行了实测验证。研究结果表明:预制裂缝可以使坚硬岩石往强度低的方向进行转变,并将完整岩样的劈裂破坏特征转变为以预制裂缝为主控的张拉剪切破坏,坚硬岩石的破坏程度由剧烈趋于缓和;揭示了预制裂缝对坚硬岩体的弱化改性效应,计算得到应力与裂缝耦合的损伤变量,定性的分析了弱化程度与岩性转变的关系,改性后岩体能量存储能力降低,耗散能力增强;数值模拟了不同弱化层位对导水裂缝带的控制效果,综合对比覆岩破坏形态、裂隙数量及破坏高度动态演化规律,发现“马鞍形”破坏形态随着弱化层位的升高而逐渐减弱,覆岩裂隙数量演化基本呈现“缓增−突增”的演化趋势,未弱化以及中、高位弱化覆岩破坏高度动态演化近似呈现“S”形,而中位弱化呈“半抛形”,综合分析得出低位弱化对导水裂缝带的控制效果最好;在分析高、中、低位坚硬岩层破坏特征的基础上,揭示了不同预裂弱化层位控制导水裂缝带发育机理;钻孔实测孟村矿顶板压裂条件下的“两带”发育高度,对比发现预裂弱化条件下裂采比降低,初步验证了顶板预裂弱化对导水裂缝带发育的抑制性。研究成果将为深部矿区耦合灾害防控、水资源及生态保护等领域提供理论和科学依据。

地铁车站抗裂防渗混杂纤维混凝土试验研究

以玄武岩纤维掺量(体积分数分别为0.05%、0.10%、0.15%)、聚丙烯纤维(体积分数分别为0.05%、0.10%、0.15%)、粉煤灰掺量(质量分数分别为15%、20%、25%)为主要影响因素进行混杂纤维混凝土正交试验;然后通过平板约束试验和渗水高度法试验,测定混杂纤维混凝土平均开裂面积和平均渗水高度,分析以上3种材料对混凝土早期抗裂和抗渗性能的影响。测试结果表明:与基准混凝土比较,聚丙烯纤维对混杂纤维混凝土抗裂性能影响最大,其体积分数为0.15%时混凝土的总开裂面积最小,其次是玄武岩纤维;对抗渗性能而言,玄武岩纤维的影响最为显著,其体积分数为0.10%时混凝土的平均渗水高度最小,其次是聚丙烯纤维;粉煤灰的影响均最小。当玄武岩纤维、聚丙烯纤维的体积分数均为0.10%、粉煤灰质量分数为20%时,混杂纤维对混凝土抗裂、防渗性能最为有利。

利用阵列声波测井技术精细评价压裂缝高度的方法

压裂是石油勘探开发中常用的一种技术,它可以提高油气产量,提高生产效率。压裂过程中,裂缝的产生与扩展至关重要,而缝高是决定油气可流动性与渗透率的一个重要参数,因此对压裂高度的准确评价对储层优化开发、提高产能具有重要意义。

浅埋煤层大采高工作面地表裂隙漏风研究

为了掌握浅埋煤层大采高工作面采空区上方地表裂隙漏风规律,通过地表裂隙考察、SF 6示踪气体现场测试、数据拟合分析等方法进行地表漏风特征分析,并制定专项漏风防控措施进行治理。结果表明:大采高工作面采空区上方距离工作面20 m以上的粘土层地表区域,容易发育形成长期稳定的张开型和塌陷型裂隙;不同区域地表裂隙漏风风速呈现回风侧塌陷型裂隙>中部张开型裂隙>进风侧塌陷型裂隙,且分别距离工作面584、539、487 m后漏风风速基本为零;通过对地表裂隙回填压实和井下回风侧采空区注浆堵漏,在降低上隅角CO浓度的同时增加了O_(2)浓度,有效抑制了采空区的遗煤自燃,减少了采空区惰性气体的涌出。

初始缝高比对粉煤灰基地聚合物混凝土断裂性能的影响

为研究初始缝高比对地聚合物混凝土断裂性能的影响,设计4组不同初始缝高比(0.2、0.3、0.4与0.5)的粉煤灰基地聚合物混凝土(FAGC)进行三点弯曲试验,并运用双K断裂理论计算试件的断裂参数。结果表明:初始缝高比不改变FAGC的断裂过程,均包括线性变形、稳定扩展与失稳扩展三阶段。增大初始缝高比,FAGC的峰值荷载、断裂韧度与断裂能均呈现减小趋势,表明FAGC的承压能力与抵抗裂纹扩展能力降低。增大初始缝高比导致FAGC有效裂缝长度增大,意味着地聚合物混凝土的韧性越好。

埋藏裂纹高度的超声无损测定

埋藏裂纹由于其隐蔽性，往往对在役零件造成不可预知的灾难性后果，因此对它的检测和高度的测量就显得尤为重要。本文介绍了裂纹端点反射法和波型转换法在垂直埋藏裂纹高度的测量原理，实验验证了这两种方法的可行性，两种方法的误差都在1mm之内，相对于波形转换法，端点反射法具有更高的精确度，当裂纹缺陷为5～7mm时，两种测量方法准确度较高，最后给出了达到更高精确度的条件。

利用井温资料解释裂缝高度

经对压裂后地层传热规律、地层内温度分布规律、地层温度分布特征分析认为 ,在一定条件下测得的压后井温曲线的拐点 ,可以代表垂直裂缝的边界 ,使确定垂直裂缝高度转化为确定压后井温曲线的拐点问题。通过逐一确定井温曲线拐点达到确定裂缝高度的目的。利用最小二乘法可以确定井温曲线拐点深度 ,从而可以解释垂直裂缝高度。解释缝高不仅可以检测压裂效果 ,而且可以判别压裂层之间是否窜通。

水力压裂裂缝高度的控制技术及其成功应用

以压裂中可能形成垂直裂缝的井层为对象,从理论出发阐述了影响水力压裂裂缝高度的因素,指出了压裂施工中影响裂缝高度延伸的可控因素和非可控因素,并据此原理在现场进行了裂缝高度的控制探索,取得了成功。

有限加筋板边界效应对应力强度因子的影响

分析了含裂纹损伤的有限加筋板边界效应对裂纹尖端应力强度因子的影响,得到裂纹尖端应力强度因子随结构尺寸及边界条件的变化规律。结果表明,随着有限加筋板高宽比和筋、板相对刚度的增大,结构应力强度因子的下降幅度逐渐增大。当裂纹尖端离筋条越近时,这种现象越明显。

预应力钢纤维高强混凝土特种轨枕的疲劳特性

采用双重和多重复合技术， 在预应力高强混凝土轨枕的基础上分别制备了预应力钢纤维高强混凝土和预应力钢纤维硅灰高强混凝土特种轨枕；在５００ ｋＮ 伺服液压疲劳试验机上测试了三个系列轨枕疲劳荷载时裂缝宽度和高度的变化规律．研究结果表明，由于钢纤维的阻裂效应，显著提高了高强混凝土轨枕的抗疲劳性能；再因硅灰的填充效应、微集料效应和火山灰效应改善了高强混凝土内部的微观结构，尤其是界面结构， 使预应力钢纤维高强混凝土轨枕的抗疲劳性能进一步提高．该轨枕不仅可用于特殊应力下承担复杂荷载，而且可带裂缝工作．

钢筋混凝土三点弯曲梁断裂韧度计算模型

基于虚拟裂缝模型,针对钢筋混凝土试件在三点弯曲作用下开裂截面的受力特征,在合理假定的前提下,给出了一种计算钢筋混凝土三点弯曲梁的失稳断裂韧度的解析方法。然后,应用该方法计算了初始缝高比α0(初始裂缝长度与试件高度的比值)分别为0.2,0.3,0.4,0.5的三点弯曲试件的最大荷载和临界有效裂缝长度,进而求得了钢筋混凝土三点弯曲梁的失稳断裂韧度。通过对计算结果与试验数据的误差分析,发现失稳断裂韧度最大误差为4.915%,说明这种方法可以较为准确地预测三点弯曲梁的失稳断裂韧度。在此基础上研究了初始缝高比α0对失稳断裂韧度的影响,发现失稳断裂韧度基本上不随α0变化,失稳断裂韧度可以作为材料常数,应用于裂缝扩展状态的判断。

透射波半高度法测量裂纹高度的研究

提出一种用透射波半高度法测量裂纹高度的方法,介绍测量方法的原理和计算公式,采用测量线切割槽高度的实验,用聚焦探头代替普通斜探头用于发射,以此来减小测量误差和降低测量范围下限。实验结果表明,该方法适用范围是裂纹高度≥3mm,3～30mm深的线切割槽的槽深测量准确,测量误差<1mm。

钢筋混凝土梁裂缝延伸高度发展规律试验研究

通过28根保护层厚度、配筋和截面高度变化的钢筋混凝土梁的试验,系统研究了开裂后正常使用阶段各级荷载下裂缝延伸高度的发展规律.由试验数据的回归分析,建立了主裂缝间距稳定时的荷载水平与开裂荷载之间的经验公式.依据裂缝延伸机理,指出纵向受拉钢筋有效影响区的存在是裂缝延伸高度产生差异性的根本原因.给出了正常使用阶段裂缝延伸不同状态下高度的解析解,其与试验值吻合良好.研究成果为评估钢筋混凝土梁服役期内的工作性能提供了科研依据.

相控阵超声绝对声时法测量底面开口裂纹

针对工件内表面开口裂纹单面单侧定量检测困难的问题,采用相控阵超声绝对声时法(Absolute Arrival Time Technique,AATT)从单面单侧对不同厚度试块中的底面人工开口裂纹自身高度测量进行了数值仿真和实验,并对焊缝中的自然裂纹进行了AATT测量。对比AATT测量结果与常规衍射时差法超声检测(Time of Flight Diffraction,TOFD)测量结果并分析,发现AATT从单面单侧对底面开口裂纹进行定量测量可以达到与常规TOFD同样的测量精度。AATT操作简便,可单面单侧定量测量2 mm以上底面开口裂纹的自身高度。

煤层倾角对采动裂隙演化规律的影响

采用理论分析和数值模拟研究了不同倾角煤层开采的空间结构特征,通过计算煤层倾角分别为0°、30°、45°和60°时垮落带、裂隙带最大高度,得出不同倾角煤层开采的围岩破坏和裂隙发育状况。结果表明:随煤层倾角增大,矿压显现特征明显位置靠近煤层倾向方向的上部,非对称"壳体结构"的整体破碎范围变小、局部破碎程度加剧,破坏形态由单一的倾斜砌体结构破坏演变为伴有反倾斜砌体结构的综合破坏,垮落带和裂隙带的范围变小,最大高度降低;数值模拟和理论分析对应模型的"两带"最大高度偏差率为1.5%～7.6%。

注水实验法探测导水裂隙带高度

在含煤地层被厚松散层覆盖区域 ,采用钻孔注水法探测导水裂隙带高度 ,具有装置简单、工程量少、观测结果准确可靠、效果明显等优点。

大型压裂技术在低孔低渗薄互层中应用与研究(英文)

针对沙四段低孔、特低渗储层存在层多、层薄、微裂缝发育等特点,从分析该区块压裂改造难点入手,找出了影响压裂效果的关键因素。针对性提出了压裂液体系优化、综合降滤技术、综合控缝高技术和压裂测试技术,在高89块实现了区块大型压裂改造。现场应用证明,新投产井压裂后均自喷生产,稳产期长,增产效果显著。

大采高长壁工作面顶板垮落的裂纹板力学模型

针对大采高长壁工作面顶板垮落在空间上具有局部、分段和迁移的特征,结合煤岩体地质特征,将长壁工作面顶板视为含有一定数量边裂纹的弹性薄板,利用弹性力学中的薄板理论建立了裂纹板力学模型.以周期来压过程中长壁工作面的来压规律为研究对象,将弹性薄板在工作面推进过程中的破坏分为裂纹扩展、塑性铰失效和铰接板失稳三个阶段,利用断裂力学和弹塑性力学理论研究了各阶段顶板失稳的条件,求得了使裂纹开裂扩展的应力强度因子K1和裂纹的起裂荷载q的计算公式;得到了第二个阶段中造成塑性铰失效的极限荷载p*;通过分析薄板间的连接及破坏过程研究了第三个阶段铰接板的失稳过程.顶板破坏的三阶段力学分析方法合理地解释了工作面长度方向上顶板的来压特征;顶板第一次垮落完成后,由于应力转移,造成应力集中作用,使得长壁顶板未破断部分再次经历裂纹扩展、塑性铰失效、铰接板失稳这三个破坏过程;造成来压从破坏部位向两边迁移,形成了长壁工作面周期来压过程中矿压显现的迁移特征.研究结果从理论上解释了工作面长度方向上的顶板垮落及来压规律.并结合具体工作面监测信息对理论分析结果进行了验证.

苏里格气田裂缝高度延伸模拟分析与控缝高技术

通过针对苏里格气田的压裂研究和现场实践,该气田已形成了一套加砂压裂综合工艺技术,应用效果显著,但是也存在一些技术难题,如压裂施工中的裂缝高度延伸和如何控制缝高技术等。文章通过裂缝高度延伸模拟分析,采取适当的控制缝高技术措施,可以达到更好的储层改造效果。