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Experimental and numerical investigation of droplet flow mechanisms at fracture intersections
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作者 Cao Luo Zexiong Zhou +2 位作者 Chi Yao Zhibing Yang Chuangbing Zhou 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第11期4669-4682,共14页
Understanding unsaturated flow behaviors in fractured rocks is essential for various applications.A fundamental process in this regard is flow splitting at fracture intersections.However,the impact of geometrical prop... Understanding unsaturated flow behaviors in fractured rocks is essential for various applications.A fundamental process in this regard is flow splitting at fracture intersections.However,the impact of geometrical properties of fracture intersections on flow splitting is still unclear.This work investigates the combined influence of geometry(intersection angle,fracture apertures,and inclination angle),liquid droplet length,inertia,and dynamic wetting properties on liquid splitting dynamics at fracture intersections.A theoretical model of liquid splitting is developed,considering the factors mentioned above,and numerically solved to predict the flow splitting behavior.The model is validated against carefullycontrolled visualized experiments.Our results reveal two distinct splitting behaviors,separated by a critical droplet length.These behaviors shift from a monotonic to a non-monotonic trend with decreasing inclination angle.A comprehensive analysis further clarifies the impacts of the key factors on the splitting ratio,which is defined as the percentage of liquid volume entering the branch fracture.The splitting ratio decreases with increasing inclination angle,indicating a decrease in the gravitational effect on the branch fracture,which is directly proportional to the intersection angle.A non-monotonic relationship exists between the splitting ratio and the aperture ratio of the branch fracture to the main fracture.The results show that as the intersection angle decreases,the splitting ratio increases.Additionally,the influence of dynamic contact angles decreases with increasing intersection angle.These findings enhance our understanding of the impact of geometry on flow dynamics at fracture intersections.The proposed model provides a foundation for simulating and predicting unsaturated flow in complex fractured networks. 展开更多
关键词 fracture rock fracture intersection Unsaturated flow Intersection angle
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Development of a DFN-based probabilistic block theory approach for bench face angle design in open pit mining
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作者 Jianhua Yan Xiansen Xing +4 位作者 Zhihai Li Weida Ni Liuyuan Zhao Chun Zhu Yuanyuan He 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第8期3047-3062,共16页
In open pit mining,uncontrolled block instabilities have serious social,economic and regulatory consequences,such as casualties,disruption of operation and increased regulation difficulties.For this reason,bench face ... In open pit mining,uncontrolled block instabilities have serious social,economic and regulatory consequences,such as casualties,disruption of operation and increased regulation difficulties.For this reason,bench face angle,as one of the controlling parameters associated with block instabilities,should be carefully designed for sustainable mining.This study introduces a discrete fracture network(DFN)-based probabilistic block theory approach for the fast design of the bench face angle.A major advantage is the explicit incorporation of discontinuity size and spatial distribution in the procedure of key blocks testing.The proposed approach was applied to a granite mine in China.First,DFN models were generated from a multi-step modeling procedure to simulate the complex structural characteristics of pit slopes.Then,a modified key blocks searching method was applied to the slope faces modeled,and a cumulative probability of failure was obtained for each sector.Finally,a bench face angle was determined commensurate with an acceptable risk level of stability.The simulation results have shown that the number of hazardous traces exposed on the slope face can be significantly reduced when the suggested bench face angle is adopted,indicating an extremely low risk of uncontrolled block instabilities. 展开更多
关键词 Open pit mine Bench face angle Block theory Probabilistic approach Discrete fracture network modeling fractured rock slope
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Damage Characteristics Analysis and Fractal Study of Shale With Prefabricated Fractures under Thermal-mechanical Coupling
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作者 张辉 邬忠虎 +3 位作者 SONG Huailei WANG Wentao TANG Motian CUI Hengtao 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期570-586,共17页
To study the damage and failure of shale with different fracture inclination angles under uniaxial compression loading,in this work,RFPA2D-Thermal,a two-dimensional real failure process analysis software,was used for ... To study the damage and failure of shale with different fracture inclination angles under uniaxial compression loading,in this work,RFPA2D-Thermal,a two-dimensional real failure process analysis software,was used for numerical simulation.Numerical simulation results show that quartz in shale mainly affects the tensile and compressive strength of shale by increasing rock brittleness.The coupling of temperature and pressure will cause lateral and volume destruction of shale,which enables the shale body to be more easily broken.Fracture inclination is the key factor affecting shale damage patterns.The failure mode of shale with low-and high-angle fractures is mainly shear failure,and the compressive strength does not vary with crack inclination.The damage mode of obliquely intersecting fractured shale is slip damage along the fracture face,the compressive strength decreases and then increases with the fracture inclination,and a minimum value exists.The acoustic emission simulation results of the damage process effectively reflect the accumulated internal damage and macroscopic crack appearance until fracture instability when the prefabricated fractured shale is subjected to uniaxial compressive loading.The crack inclinations of 0°and 120℃ corresponds to the most complex"N"shape damage mode.The crack inclinations of 30°and 60°,and the damage mode is an inverted"λ"shape. 展开更多
关键词 SHALE temperature and pressure numerical simulation fracture dip angle fractal dimension
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PROBABILISTIC MODELING OF BRITTLE FRACTURE WITH PRIOR DUCTILE CRACK EXTENSION 被引量:3
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作者 H. Y. Jing L. X. Huo Y. F. Zhang and F. Minami( 1) College of Material Science, Tianjin University, Tianjin 300072,China 2) Osaka University, Japan) 《Acta Metallurgica Sinica(English Letters)》 SCIE EI CAS CSCD 2000年第1期98-102,共5页
A computation framework for brittle fracture which incorporates weakest link statistics and a microme- chanics model reflecting reflecting local damage of the material is described.The Weibull stress W emerges as a ... A computation framework for brittle fracture which incorporates weakest link statistics and a microme- chanics model reflecting reflecting local damage of the material is described.The Weibull stress W emerges as a probabilistic fracture parameter to define the condition leading material failure. Unstable crack propa- gation occurs at a critical value of W which may be attained paior to or following some amount of duc- tile crack extension. A realistic model of ductile crack growth using the computation cell methodology is used to define the evolution of near tip stress fields during crack extension. An application of proposed framework to predict the measured geometry and ductile tearing effects on the statistical distributio of fracture toughness for the pipe line steel welded joint is described. 展开更多
关键词 fracture toughness ductile crack extension brittle fracture
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单轴压缩条件下单裂隙花岗岩力学特性及破坏特征 被引量:4
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作者 王春萍 王璐 +1 位作者 刘建锋 刘健 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期369-376,446,共9页
为研究含贯通单裂隙花岗岩的力学特性及破坏特征,以我国高放废物地质处置甘肃北山预选区完整花岗岩及含倾角30°、45°和60°贯通裂隙的花岗岩为研究对象,开展单轴压缩试验研究.结果表明:裂隙倾角越大,试样的单轴抗压强度... 为研究含贯通单裂隙花岗岩的力学特性及破坏特征,以我国高放废物地质处置甘肃北山预选区完整花岗岩及含倾角30°、45°和60°贯通裂隙的花岗岩为研究对象,开展单轴压缩试验研究.结果表明:裂隙倾角越大,试样的单轴抗压强度、损伤应力以及弹性模量越低;与完整岩石相比,倾角30°、45°和60°裂隙花岗岩的抗压强度分别下降7.97%、29.17%和71.68%,损伤应力分别下降9.35%、24.26%和69.79%,弹性模量分别下降5.89%、23.32%和60.49%.裂隙倾角不同,试样的应力-应变曲线呈现出显著的差别;裂隙倾角越大,损伤应力至峰值应力之间的屈服阶段越明显,发生沿裂隙面滑移破坏特征越显著;裂隙倾角影响花岗岩的破坏模式,试样的破坏形式主要表现为穿裂隙面破坏(倾角30°)、穿裂隙面破坏和沿裂隙面滑移并存的复合破坏(倾角45°)以及沿裂隙面滑移破坏(倾角60°);倾角60°的裂隙花岗岩的抗压强度与试验前后裂隙面的分形维数差符合幂函数增长关系. 展开更多
关键词 岩石力学 单裂隙花岗岩 裂隙倾角 单轴压缩试验 破坏特征
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Subchondral fatigue fracture of the femoral head in young military recruits:Potential risk factors
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作者 Jun-Zheng Yang Peng Chen +1 位作者 Bai-Hao Chen Bin Zhao 《World Journal of Clinical Cases》 SCIE 2023年第28期6733-6743,共11页
BACKGROUND Subchondral fatigue fracture of the femoral head(SFFFH)mainly occurs in young military recruits and might be confused with osteonecrosis of the femoral head.However,less research focuses on the risk factor ... BACKGROUND Subchondral fatigue fracture of the femoral head(SFFFH)mainly occurs in young military recruits and might be confused with osteonecrosis of the femoral head.However,less research focuses on the risk factor for SFFFH.AIM To evaluate the intrinsic risk factors for SFFFH in young military recruits.METHODS X-ray and magnetic resonance imaging data were used for analysis.Acetabular anteversion of the superior acetabulum,acetabular anteversion of the center of the acetabulum(AVcen),anterior acetabular sector angle(AASA),posterior acetabular sector angle,superior acetabular sector angle,neck-shaft angle(NSA),inferior iliac angle(IIA),and ischiopubic angle were calculated.Then,logistic regression,receiver operating characteristic curve analysis,and independent samples t-test were performed to identify the risk factors for SFFFH.RESULTS Based on the results of logistic regression,age[odds ratio(OR):1.33;95%confidence interval(95%CI):1.12-1.65;P=0.0031]and treatment timing(OR:0.86;95%CI:0.75-0.96;P=0.015)could be considered as the indicators for SFFFH.AVcen(P=0.0334),AASA(P=0.0002),NSA(P=0.0007),and IIA(P=0.0316)were considered to have statistical significance.Further,AVcen(OR:1.41;95%CI:1.04-1.95)and AASA(OR:1.44;95%CI:1.21-1.77),especially AASA(area under curve:66.6%),should be paid much more attention due to the higher OR than other indicators.CONCLUSION We have for the first time unveiled that AASA and age could be key risk factors for SFFFH,which further verifies that deficient anterior coverage of the acetabulum might be the main cause of SFFFH. 展开更多
关键词 Subchondral fatigue fracture of the femoral head Age Anterior acetabular sector angle Risk factors
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Quantitative evaluation of fracture porosity from dual laterlog based on deep learning method
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作者 Song Hu Xiaochang Wang +1 位作者 Jin Wang Lei Wang 《Energy Geoscience》 2023年第2期117-127,共11页
Fracture porosity is one of the key parameters for characterizing fractured reservoirs.However,fracture porosity calculation is difficult with conventional logging data due to severe anisotropy of the reservoirs.To de... Fracture porosity is one of the key parameters for characterizing fractured reservoirs.However,fracture porosity calculation is difficult with conventional logging data due to severe anisotropy of the reservoirs.To deal with the problem,the equivalent macroscopic anisotropic formation model based on dual laterolog(DLL)data is adopted to cyclically assign such parameters as bedrock resistivity(RB),fluid resistivity in fractures(RFL),fracture dip angle(FDA)and fracture thickness as well as fracture spacing,and to produce massive data for formation modeling.A large number of training data obtained through three dimensional finite element forward modeling and the functional relationship between DLL responses and fracture parameters that are trained and summarized by deep neural network,are combined to establish a new fast forward model for calculating DLL responses in fractured formations.A new fracture porosity inversion model for fractured reservoirs based on gradient optimization inversion algorithm combined with multi-initial inversion strategy is then proposed.While running the model,formation is divided into eight intervals according to bedrock resistivity and fracture dip angle from 0°to 90°is divided every 0.5°to improve the operation speed and efficiency.The results of numerical verification show that when bedrock resistivity is greater than 1000Ωm,the mean absolute error(MAE)of fracture porosity inversion is 0.001658%for horizontal fractures,0.00413%for intermediate fractures and 0.0027%for quasi-vertical fractures.When bedrock resistivity is between 100Ωm and 1000Ωm,MAE of fracture porosity inversion is 0.003%for horizontal fractures,0.0034%for intermediate fractures and 0.00348%for quasi-vertical fractures.Fracture parameters determined by the fracture porosity inversion model with actual data are in good agreement with the results of micro resistivity imaging logging. 展开更多
关键词 fracture porosity Deep learning Dual laterolog INVERSION fracture angle
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煤层顶板间接压裂裂缝扩展机制及影响因素 被引量:1
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作者 李勇 陈涛 +1 位作者 马啸天 吴翔 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期171-182,共12页
碎软低渗煤层在我国普遍发育,制约煤层气单井产气量提高和产业发展。间接压裂是通过在邻近层产生垂直裂缝沟通煤层进而实现煤层有效改造的一种压裂方式,可以有效应对钻井塌陷、煤粉产出、压裂液滤失和煤层厚度薄等不利因素。通过间接压... 碎软低渗煤层在我国普遍发育,制约煤层气单井产气量提高和产业发展。间接压裂是通过在邻近层产生垂直裂缝沟通煤层进而实现煤层有效改造的一种压裂方式,可以有效应对钻井塌陷、煤粉产出、压裂液滤失和煤层厚度薄等不利因素。通过间接压裂物理模拟试验和扩展有限元数值模拟分析,揭示煤层顶板间接压裂裂缝扩展影响因素,明确裂缝扩展机制,以期为间接压裂技术提供指导。通过直接压裂煤层和不同起裂位置、垂向应力和施工排量影响下间接压裂试验表明,起裂压力高,更易产生长裂缝,且受原生裂缝影响程度减小;但起裂点距离煤层越远,起裂所需能量越大,高破裂压力会对煤层造成粉碎性破坏;大施工排量下,起裂压力对应升高,起裂时间变短,原生裂缝影响程度变小。考虑地应力、起裂位置、岩石力学和施工排量等参数的数值模拟结果显示,在模型参数设置条件下,最大水平主应力和垂向应力差在<4 MPa,煤层与顶板有效应力差>3 MPa、弹性模量差<15 GPa的地层和岩性组合适合间接压裂,起裂位置距离煤层最优距离为<6 m,施工排量需要根据力学性质、断裂能密度等参数确定最优范围。 展开更多
关键词 碎软低渗煤层 间接压裂 储层改造 裂缝扩展 数值模拟 压裂模拟 地应力
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致密砂岩气藏暂堵压裂裂缝起裂扩展实验模拟 被引量:1
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作者 孔祥伟 许洪星 +1 位作者 时贤 陈杭 《油气藏评价与开发》 CSCD 北大核心 2024年第3期391-401,共11页
针对鄂尔多斯盆地SD区块盒8段储层低孔低渗、非均质性强、常规压裂裂缝形态单一等问题,基于断裂力学理论,考虑缝内流体压降,结合盒8段储层岩石力学参数,开展暂堵压裂裂缝与初次压裂裂缝在整个接触过程中的相互作用力学研究。计算分析了... 针对鄂尔多斯盆地SD区块盒8段储层低孔低渗、非均质性强、常规压裂裂缝形态单一等问题,基于断裂力学理论,考虑缝内流体压降,结合盒8段储层岩石力学参数,开展暂堵压裂裂缝与初次压裂裂缝在整个接触过程中的相互作用力学研究。计算分析了不同裂缝走向、井斜角、方位角等参数对压裂裂缝参数的影响规律,起裂压力随井斜角和方位角的增加而减小;起裂角随井斜角增加而减小直至为0°,随方位角先增加而后减小。通过制备人工水泥试样,利用大尺寸真三轴物模实验系统模拟了暂堵压裂中新缝起裂及其转向行为,评价了不同井斜角、方位角下新缝起裂、转向及延伸行为和起裂压力及裂缝改造面积等参数。实验结果表明:井斜角增大,初次及二次起裂压力呈减小的趋势,裂缝更易转向且改造面积越大。井斜角相同时,裂缝起裂压力随井筒方位角增加而逐渐减小,裂缝改造面积随方位角增加而增大。方位角90°螺旋射孔相比方位角0°螺旋射孔形成的裂缝更为复杂,定面射孔可调控水平井破裂压力及初始破裂位置,初始破裂产生于射孔井筒界面、孔道中部等不同位置,控制射孔射角介于75°~90°。研究结果为低渗透致密砂岩气藏暂堵压裂设计提供了依据。 展开更多
关键词 真三轴 暂堵压裂 起裂扩展 破裂压力 起裂角 裂缝改造面积
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Clinical significance of Baumann's angle in the percutaneous pinning fixation for supracondylar fractures of the humerus in children
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作者 孔建中 《外科研究与新技术》 2005年第3期174-174,共1页
To evaluate the clinical significance of Baumann’s angle in the closed reduction and percutaneous pinning fixation for supracondylar fractures of the humerus in children.Methods There were 97 children (male 59,female... To evaluate the clinical significance of Baumann’s angle in the closed reduction and percutaneous pinning fixation for supracondylar fractures of the humerus in children.Methods There were 97 children (male 59,female 38,mean age of 6.8 years) with displaced supracondylar fracrtures of the humerus were treated in this hospital.Under fluoroscopy guidance,three-dimensional displacement of fractures was corrected by closed reduction.The percutaneous Kirschner wire pinning was applied only if the radiographs demonstrated that Baumann’s angle was less than 4 degree compared to that on the normal side.All of them were followed up for 34.5 months (range,12 to 48 months).Results There was one case with ulnar nerve palsy associated with the pinning.There were no Volkmann’s contracture in this group.X-ray examinations revealed an average 73.7 degrees of Baumann angle on the injured and 72.8 on uninjured side.An average 7.6 degrees of the carrying angle on the injured and 9.7 on uninjured side were also demonstrated by radiography.Five patients developed slight cubitus varus deformity.The result according to Flynn criteria were excellent in 85 patients (87.6%),good in 12 patients (12.4%).Conclusion The satisfactory results can be gained in children with displaced supracondylar fractures of the humerus by restoration of the normal Baumann angle and percutaneous pinning fixation.18 refs,2 figs. 展开更多
关键词 Clinical significance of Baumann’s angle in the percutaneous pinning fixation for supracondylar fractures of the humerus in children
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真三轴煤岩体水压裂缝扩展行为教学实验设计
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作者 李波 时振 +1 位作者 魏建平 张飞燕 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第6期213-218,共6页
在自主研发真三轴煤岩体压裂渗流实验系统基础上,设计了一套真三轴煤岩体水力压裂实验方法。该实验方法从基本理论出发,结合工程实际设计实验方案,在实现数据采集、处理操作简单化的同时,实现了理论与实践的结合。该实验系统可根据工程... 在自主研发真三轴煤岩体压裂渗流实验系统基础上,设计了一套真三轴煤岩体水力压裂实验方法。该实验方法从基本理论出发,结合工程实际设计实验方案,在实现数据采集、处理操作简单化的同时,实现了理论与实践的结合。该实验系统可根据工程实际地应力数据设计实验室真三轴水力压裂实验应力状态参数,探讨压裂液恒流、恒压及变排量注入方式对注入压力-时间曲线、水压裂缝形态的影响机制。通过本实验教学可以让学生进一步了解矿井下地应力场分布规律。同时,该实验系统可拓展性较强,能够激发学生的主观创新思维。 展开更多
关键词 真三轴 水力压裂 地应力 裂缝扩展 实验教学
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真三轴循环荷载下含裂缝砂岩能量和损伤分析
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作者 李喜员 孙矩正 +1 位作者 秦佩 周洋 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第5期170-179,共10页
探究真三轴循环荷载作用下含裂缝砂岩能量演化有助于明确岩石损伤破坏规律。开展了真三轴循环加卸载试验,分析了吸收总能量、弹性能、耗散能和塑性变形能的演化特征,并建立岩石损伤评价模型,结合断裂面细观损伤特征,探讨了岩石损伤破坏... 探究真三轴循环荷载作用下含裂缝砂岩能量演化有助于明确岩石损伤破坏规律。开展了真三轴循环加卸载试验,分析了吸收总能量、弹性能、耗散能和塑性变形能的演化特征,并建立岩石损伤评价模型,结合断裂面细观损伤特征,探讨了岩石损伤破坏规律。结果表明:随着裂缝角度增大,试样强度越大,破坏时吸收总能量越大,分别为0.238、0.276、0.307、0.332 MJ/m^(3);试验时吸收总能量、弹性能、耗散能均逐渐增加,塑性变形能先减小后增大;通过滞回环能量和总耗散能量,建立岩石损伤破坏评价指标,两者评价结果一致,岩石损伤程度随加卸载进行呈非线性变化;试样破坏时经历循环加卸载次数越多,受挤压摩擦程度越高,断裂面细观形貌越复杂。 展开更多
关键词 真三轴 循环加卸载 含裂缝砂岩 能量演化 裂缝角度 岩石损伤
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荷载作用下多裂隙煤体力学特性与起裂角研究
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作者 王磊 商瑞豪 +5 位作者 刘怀谦 陈礼鹏 张宇 王安铖 张帅 刘化强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期659-673,共15页
为研究静态加载条件下裂隙几何位置及相互作用机制对煤体力学行为的影响,采用数字图像相关方法作为全场观测手段,以原煤预制不同位置分布下的三裂隙试样为研究对象,利用MTS816岩石伺服试验机进行单轴压缩试验,并结合颗粒流程序研究了裂... 为研究静态加载条件下裂隙几何位置及相互作用机制对煤体力学行为的影响,采用数字图像相关方法作为全场观测手段,以原煤预制不同位置分布下的三裂隙试样为研究对象,利用MTS816岩石伺服试验机进行单轴压缩试验,并结合颗粒流程序研究了裂隙不同位置分布状态下多裂隙煤体的力学特性、裂纹演化规律及破坏特征。与此同时,基于断裂力学理论讨论了T应力对煤体多裂隙尖端的影响形式及适用性。研究结果表明:当裂隙由平行共线分布向平行重叠分布过度时,煤样的宏观强度具有逐渐增强的现象;裂隙的分布形式会影响煤体的承压状态,当裂隙间距离较远时,应力场中应力薄弱区会独立存在,并随着压力增加逐渐扩展融合;而当裂隙趋于重叠分布时,应力集中区和薄弱区都会各自形成统一的受力整体,相互影响。多裂隙共线或偏置分布时,裂隙面以剪应力为主,拉应力为辅的驱动方式导致煤样发生拉剪复合破坏,而当多裂隙趋于重叠分布时,裂隙面上的剪应力转化为岩桥区拉应力,从而形成以拉应力为主导的方式驱动试样发生拉伸破坏。考虑T应力影响时,包含3个T应力分量(Tx,Ty和Txy)的起裂角理论预测值更适用于压剪应力状态下有限板多裂隙尖端裂纹扩展角度方面研究。 展开更多
关键词 多裂隙煤体 DIC技术 颗粒流模拟 断裂力学 力学特征 扩展角度
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不同加载角压剪耦合作用下岩石强度与渗透性演变特征
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作者 范钢伟 范张磊 +1 位作者 张东升 张世忠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3090-3101,共12页
华北型石炭-二叠纪煤系基底普遍发育奥陶系灰岩含水层,煤炭开采受到底板承压含水层突水灾害和水资源流失的双重威胁,压剪耦合下岩石水力特性是大倾角承压水上开采底板岩层阻水性能评价的基础。综合采用理论分析及离散元数值计算等方法,... 华北型石炭-二叠纪煤系基底普遍发育奥陶系灰岩含水层,煤炭开采受到底板承压含水层突水灾害和水资源流失的双重威胁,压剪耦合下岩石水力特性是大倾角承压水上开采底板岩层阻水性能评价的基础。综合采用理论分析及离散元数值计算等方法,建立了不同压剪比例下莫尔圆旋转的岩石失稳判据,揭示了压剪耦合作用下岩石强度衰减机制,提出了综合裂隙角度、裂隙扩展速度、改进体积应变等指标的应力阈值确定方法,明晰了不同加载角、渗透压差及围压条件下岩石微裂纹扩展及渗透性演化特征。主要结论如下:压剪耦合作用下岩石承载能力降低表现在强度降低与弹性模量增大2个方面;岩石弹性模量随加载角增大呈现先缓慢增大(0°~15°)后迅速增大(15°~30°)再减小(30°~45°)趋势,但仍大于初始值;岩石强度和加载角呈线性负相关关系,降低幅度和围压成正比,2 MPa围压下强度降低速度是无围压的1.9倍,由等效内摩擦角控制;随着加载角的增大岩石破坏程度降低、峰后应力由脆性跌落向塑性转变;压剪耦合作用下拉伸裂隙诱导起裂及拉剪复合裂隙主导非稳定扩展解释了不同压剪比例条件起裂应力、损伤应力阈值非线性演化的内在机制;渗透率回弹位置处于起裂与损伤应力阈值之间并接近后者,随着加载角的增大,拉剪复合裂隙(优势渗流路径)分布较为集中;岩石强度随渗透压差增大而降低,降低速率和加载角呈负相关关系;岩石峰值渗透率随着加载角的增大而减小,降低趋势随着渗透压差的增大由线性向非线性转变;加载角较大时,渗透压差与围压对岩石强度及渗透性控制作用减弱。 展开更多
关键词 渗透性 保水开采 加载角 压剪耦合 应力阈值 破裂特征
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层理方向对含预制裂纹页岩Ⅰ型断裂特性的影响
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作者 李勇 胡双杰 +3 位作者 桂辉高 孙传猛 甘涛 李银 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第1期1-6,共6页
层状页岩受内部层理方位分布特征的影响,其力学性质常表现出明显的各向异性特征。为了探究层理方向对层状页岩Ⅰ型断裂特性的影响,针对不同层理倾角β、预制裂纹角度为0°的半圆盘试件开展三点弯曲静态压缩试验和数值模拟试验。试... 层状页岩受内部层理方位分布特征的影响,其力学性质常表现出明显的各向异性特征。为了探究层理方向对层状页岩Ⅰ型断裂特性的影响,针对不同层理倾角β、预制裂纹角度为0°的半圆盘试件开展三点弯曲静态压缩试验和数值模拟试验。试验结果表明,试件的Ⅰ型标准化应力强度因子YⅠ会随着层理倾角的变化呈现出明显的差异性,并与层理倾角呈现出良好的三次函数关系,且仅在层理倾角β为0°和90°时,试件表现为纯Ⅰ型断裂模式,即层理倾角的变化会改变试件的断裂模式。同时,试件的Ⅰ型断裂韧度随着层理倾角的增大而逐渐减小,并与层理倾角呈二次函数关系;当层理倾角与预制裂纹角度垂直时,试件的Ⅰ型断裂韧度最大;而当层理倾角和预制裂纹角度平行时,试件的Ⅰ型断裂韧度最小。另外,基于扩展有限元法(XFEM),对半圆盘层状页岩试件的破断机制进行研究,验证了试验和计算结果的准确性。 展开更多
关键词 页岩 层理方向 Ⅰ型断裂 断裂韧度 扩展有限元法 裂纹扩展
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基于不同断裂准则下水力压裂裂纹起裂规律研究
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作者 侯公羽 刘云峰 +3 位作者 于续楠 周光一 邵耀华 尚宇豪 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期687-697,共11页
为研究煤矿顶板定向水力压裂裂纹扩展机理,探究不同断裂准则之间的关系,基于断裂力学理论构建钻孔水力压裂力学模型,推导不同断裂准则下的起裂角和临界水压计算公式,分析不同变量对起裂角和临界水压的影响效果。结果表明:①注入水压的... 为研究煤矿顶板定向水力压裂裂纹扩展机理,探究不同断裂准则之间的关系,基于断裂力学理论构建钻孔水力压裂力学模型,推导不同断裂准则下的起裂角和临界水压计算公式,分析不同变量对起裂角和临界水压的影响效果。结果表明:①注入水压的增大会显著降低起裂角,且预制裂纹倾角与起裂角曲线极值会随着水压的增大而向45°附近移动;随着应力差的增加,起裂角逐渐增加;起裂角随预制裂纹长度与钻孔半径比值的减小而增大;泊松比对起裂角的影响效果有限。②临界水压随着预制裂纹倾角和主应力差的增大而增大,但在低预制裂纹倾角条件下,σ准则计算出的临界水压会随着主应力差的增大而减小;钻孔半径和预制裂纹长度的增加会显著减小临界水压。③对比临界水压的理论计算结果与试验结果知,二者有较好的拟合性。研究结果可指导水力压裂现场施工。 展开更多
关键词 定向水力压裂 断裂力学 起裂角 临界水压 断裂准则
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带线锚钉修补踝关节骨折合并三角韧带损伤的疗效
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作者 韦志坤 邵菲 +2 位作者 王旭东 杨金杰 范小波 《局解手术学杂志》 2024年第8期713-717,共5页
目的探究带线锚钉(SA)修补联合切开复位内固定术(ORIF)对踝关节骨折(AF)合并三角韧带损伤(DLI)患者的疗效。方法选择2020年1月至2022年9月我院收治的138例AF合并DLI患者,按照随机数字表法分为对照组(69例)和观察组(69例)。对照组患者采... 目的探究带线锚钉(SA)修补联合切开复位内固定术(ORIF)对踝关节骨折(AF)合并三角韧带损伤(DLI)患者的疗效。方法选择2020年1月至2022年9月我院收治的138例AF合并DLI患者,按照随机数字表法分为对照组(69例)和观察组(69例)。对照组患者采用ORIF治疗,观察组患者在对照组的基础上进行SA修补治疗。比较2组患者的临床疗效,治疗前及治疗后3个月的美国矫形足踝外科协会(AOFAS)评分、视觉模拟量表(VAS)评分、距骨倾斜角、患侧内踝间隙、骨代谢指标[血清骨钙素(BGP)、β胶原降解产物(β-CTX)]水平及并发症的发生率。结果观察组患者的总有效率高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。与治疗前比较,2组患者治疗后3个月的距骨倾斜角、患侧内踝间隙、VAS评分、β-CTX水平减小/降低,AOFAS评分、BGP水平升高,差异均有统计学意义(P<0.05);观察组患者治疗后AOFAS评分、BGP水平高于对照组,距骨倾斜角、患侧内踝间隙小于对照组,VAS评分、β-CTX水平低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组并发症总发生率低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论SA修补对AF合并DLI患者的治疗效果确切,可改善患者症状,促进踝关节功能及骨代谢恢复。 展开更多
关键词 带线锚钉修补 踝关节骨折 三角韧带损伤 距骨倾斜角 踝关节功能
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多孔套筒定向压裂力学机制及影响因素分析
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作者 胡善超 韩金明 +5 位作者 程亚飞 亓佳利 黄俊鸿 高志豪 郭世豪 杨磊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3366-3380,共15页
坚硬顶板破断释放巨大冲击动能是诱发煤矿动力灾害的重要因素之一,在特定位置断顶实现岩层的定向断裂、减小坚硬顶板悬顶长度是防治煤岩动力灾害的关键。多孔套筒压裂技术具有操作简单、适用条件广泛等优点,在坚硬顶板弱化领域有着广泛... 坚硬顶板破断释放巨大冲击动能是诱发煤矿动力灾害的重要因素之一,在特定位置断顶实现岩层的定向断裂、减小坚硬顶板悬顶长度是防治煤岩动力灾害的关键。多孔套筒压裂技术具有操作简单、适用条件广泛等优点,在坚硬顶板弱化领域有着广泛的研究前景。为深入了解多孔套筒压裂机理,采用理论分析与数值模拟方法开展了多孔套筒压裂力学机制研究,揭示了不同影响因素下孔间应力变化规律,获得了压裂过程裂缝扩展规律及力链分布特征。通过钻孔切槽可提升套筒压裂预裂效果,为确定合理的布孔参数,基于线弹性断裂力学建立了含预制缝多孔套筒压裂力学模型,给出了缝端应力强度因子、临界膨胀力及裂缝临界起裂角计算方程,获得了不同影响因素下缝端应力强度因子、临界膨胀力及临界起裂角的变化规律。研究结果表明:①侧压系数k对钻孔最小起裂应力影响显著,当侧压系数k>1时,最小起裂应力随布孔角度的增大而减小;当侧压系数k<1时,最小起裂应力随布孔角度的增大而增大。②数值模拟结果表明:套筒间存在应力叠加效应,接触力链呈“放射状”分布。套筒压裂过程以张拉破坏为主,孔心连线处变形破坏最剧烈,均沿布孔方向形成了“条带状”断裂面。③缝槽改变了缝端附近的应力分布,相较无缝槽模型环向拉应力更大。当缝槽长度为0.5倍孔半径时,临界膨胀力最小,裂缝最易发生扩展。④临界起裂角由KⅠ与KⅡ共同决定,且小于70.53°。在泵压与地应力条件无法改变的情况下,可通过调节布孔角度与预制缝槽长度实现岩石的定向压裂。 展开更多
关键词 套筒定向压裂 孔间应力分布 应力强度因子 临界膨胀力 起裂角度
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基于伤椎高度、Cobb角评估棘突与椎板外缘定位椎弓根技术治疗胸腰椎骨折的疗效
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作者 李忠 尹祖昌 +3 位作者 闫菁辉 王铁铸 孟宪卿 王清河 《生物医学工程与临床》 CAS 2024年第2期198-204,共7页
目的通过伤椎高度、Cobb角评估棘突与椎板外缘定位椎弓根技术研究治疗胸腰椎骨折的疗效。方法选择2017年9月至2020年9月在衡水市第四人民医院收治的胸腰椎骨折患者116例,其中男性61例,女性55例;年龄38~71岁,平均年龄48.59岁;骨折节段,L... 目的通过伤椎高度、Cobb角评估棘突与椎板外缘定位椎弓根技术研究治疗胸腰椎骨折的疗效。方法选择2017年9月至2020年9月在衡水市第四人民医院收治的胸腰椎骨折患者116例,其中男性61例,女性55例;年龄38~71岁,平均年龄48.59岁;骨折节段,L137例,L223例,L1121例,L1235例。按照数字表法将患者分为观察组58例和对照组58例,两组患者均行椎弓根技术治疗。对照组患者给予上关节突外缘垂直线与横突平分线交点(Magerl法)定位椎弓根钉。观察组患者给予棘突与椎板外缘定位椎弓根钉。对比两组患者的Oswestry功能障碍指数(ODI)、伤椎矢状面Cobb角及伤椎前缘高度压缩率、骨代谢、骨愈合、炎症反应、肿胀及疼痛程度。结果两组患者术前、术后1周、术后1年的ODI比较,差异无统计学意义(P>0.05)。术前、术后1周两组患者的伤椎矢状面Cobb角比较,差异无统计学意义(P>0.05)。术后1年观察组伤椎矢状面Cobb角低于对照组[(9.8±2.9)°vs(13.5±3.0)°。P<0.05]。术前、术后1周两组患者的伤椎前缘高度压缩率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。术后1年对照组伤椎前缘高度压缩率高于观察组[(14.2±3.4)%vs(8.6±2.2)%。P<0.05]。观察组患者的血清碱性磷酸酶(ALP)、Ⅰ型前胶原羧基端前肽(PICP)及骨钙素(BGP)指标均高于对照组[(219.23±6.34)μg/L vs(182.54±5.17)μg/L、(112.72±2.18)μg/L vs(93.67±2.69)μg/L、(7.52±0.36)μg/L vs(4.21±0.14)μg/L。P<0.05]。观察组可溶性细胞间黏附分子-1(sLCAM-1)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)指标均高于对照组[(107.58±4.25)μg/L vs(92.12±4.19)μg/L、(296.57±8.04)μg/L vs(237.28±7.82)μg/L。P<0.05]。观察组患者肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)及白细胞介素-1(IL-1)指标均低于对照组[(1.20±0.27)μg/L vs(1.52±0.51)μg/L、(1.06±0.14)μg/L vs(1.35±0.28)μg/L、(0.98±0.27)μg/L vs(1.19±0.42)μg/L。P<0.05]。第1天、第5天、第10天、第15天、第20天两组患者的肿胀程度及疼痛评分均逐渐降低,除第1天观察组肿胀程度高于对照组外[(3.88±0.54)分vs(3.31±0.43)分。P<0.05],其他不同时间对照组疼痛评分及肿胀程度高于观察组(P<0.05)。结论棘突与椎板外缘定位椎弓根技术治疗胸腰椎骨折可降低患者的伤椎高度、Cobb角,提高骨代谢,降低炎症反应、肿胀及疼痛程度,促进骨愈合,临床疗效显著。 展开更多
关键词 伤椎高度 骨代谢 COBB角 棘突与椎板外缘定位 椎弓根技术 胸腰椎骨折
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考虑T应力及裂隙参数的岩体压剪断裂准则
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作者 刘红岩 祝凤金 +1 位作者 周月智 郑秀华 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期874-882,共9页
针对压剪作用下裂隙面将发生闭合及摩擦滑移的特点,首先基于Muskhelishvili复变函数理论,建立了压剪作用下裂隙岩体的Kolossoff-Muskhelishvilli应力函数,并求得考虑裂隙3类参数(即几何参数、摩擦强度参数和变形参数)的裂隙尖端应力强... 针对压剪作用下裂隙面将发生闭合及摩擦滑移的特点,首先基于Muskhelishvili复变函数理论,建立了压剪作用下裂隙岩体的Kolossoff-Muskhelishvilli应力函数,并求得考虑裂隙3类参数(即几何参数、摩擦强度参数和变形参数)的裂隙尖端应力强度因子K和3个T应力分量的计算公式;其次,将其代入经典的最大周向应力准则,得到考虑裂隙尖端T应力及裂隙3类参数的修正最大周向应力准则;同时该准则认为裂隙法向及切向刚度与裂隙面受力特征密切相关,而非定值,并给出了不同裂隙倾角时的裂隙变形参数.最后,基于压剪作用下翼裂纹起裂角试验结果对该准则的合理性进行了初步验证,结果说明考虑裂隙变形参数是有必要的. 展开更多
关键词 T应力 裂隙变形参数 岩体压剪断裂准则 Kolossoff-Muskhelishvilli应力函数 翼裂纹起裂角
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