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基于应力降的非连续支承压力强扰动特征研究 被引量:5
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作者 薛东杰 周宏伟 +3 位作者 彭瑞东 王建强 赵永伟 《岩石力学与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期1080-1095,共16页
深部扰动定义及科学量化是重新理解地下工程灾害发生原因与强弱的前提。针对平顶山矿区千米埋深煤岩,基于三轴压缩试验获得Hoek-Brown与Mohr-Coulomb准则力学参数。基于Airey解,在弹塑性边界引入非连续应力降,突出体现为支承压力的非连... 深部扰动定义及科学量化是重新理解地下工程灾害发生原因与强弱的前提。针对平顶山矿区千米埋深煤岩,基于三轴压缩试验获得Hoek-Brown与Mohr-Coulomb准则力学参数。基于Airey解,在弹塑性边界引入非连续应力降,突出体现为支承压力的非连续应力降与脆性指数评估,用于研究破坏后引起的连续–非连续过渡现象。引入基于内摩擦角或黏聚力的损伤到塑性区域以考虑非连续性,并应用于无煤柱开采、放顶煤开采与保护层开采下非连续支承压力分布求解。联合峰值应力、应力降、峰前峰后模量改变与残余塑性应变,定义了新的脆性指数,明确了脆性的三重内涵:外部应力扰动、变形特征与力学参量的综合影响。利用新指数定性解构了深部开挖扰动区,包括破碎区、峰后卸荷损伤区、应力跌落塑性区、峰前损伤区与内部原岩弹性升压区。最后提出基于不同开采方式α、脆性指数R、应力降Δσ_drop与原位应力场po定义的扰动指数Ф,明确Ф≥1时为强扰动。 展开更多
关键词 岩石力学 非连续应力降 支承压力 脆性指数 强扰动
盐岩分形迂曲度模型与渗透率表征研究
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作者 薛东杰 周宏伟 《辽宁工程技术大学学报:自然科学版》 北大核心 2018年第6期893-898,共6页
孔道迂曲度是描述岩石渗流通道、解决渗透率几何表征及理论表达的关键参量.盐岩作为微纳米尺度裂隙网络介质,复杂的流通网络形成的高迂曲度导致了超低渗透率.为进行微纳米尺度裂隙网络介质渗透率研究,基于Poiseuille公式获得了毛细管压... 孔道迂曲度是描述岩石渗流通道、解决渗透率几何表征及理论表达的关键参量.盐岩作为微纳米尺度裂隙网络介质,复杂的流通网络形成的高迂曲度导致了超低渗透率.为进行微纳米尺度裂隙网络介质渗透率研究,基于Poiseuille公式获得了毛细管压力、饱和度与迂曲度的半理论半经验关系式.进而开展低速与高压压汞实验,获得低渗盐岩迂曲度数据,建立了迂曲度与渗透率、孔隙度的关系模型,并揭示了其为非线性关系.引入迂曲系数,定义其为迂曲度与迂曲度分形维数的乘积,发现渗透率与迂曲系数呈线性对数关系.研究结果可以为微微纳米尺度裂隙网络介质渗透率研究提供一个参考依据。 展开更多
关键词 裂隙网络 迂曲度 分形 迂曲系数 渗透率
低渗煤岩气液两相流分形运动方程 预览 被引量:2
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作者 薛东杰 周宏伟 +1 位作者 周杰 《工程科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第4期30-40,共11页
煤岩等多孔介质中毛细管气液两相流规律是解决渗透率理论表达的认识基础,也是揭示低渗机制必经路径。基于微纳米尺度上的毛细管分形结构,具体为纵向上建立分形迂曲度模型与横向上建立分形截面模型,定量解析低渗煤岩孔隙结构。分析了基于... 煤岩等多孔介质中毛细管气液两相流规律是解决渗透率理论表达的认识基础,也是揭示低渗机制必经路径。基于微纳米尺度上的毛细管分形结构,具体为纵向上建立分形迂曲度模型与横向上建立分形截面模型,定量解析低渗煤岩孔隙结构。分析了基于Hagen–Poiseuille方程与毛管压力公式的迂曲度定义差异,后者结合压汞实验更适用于微米尺度以下孔道渗流描述。基于分形标度关系,分析了长径比、迂曲度分维对分形影响系数的影响。开展了煤岩压汞试验,计算得到平均迂曲度与分维,并定义二者乘积为迂曲度系数。基于Carman–Kozeny方程推导了毛细管截面分形结构方程,包括周长分维与面积分维理论表达式。建立了气液两相驱替模型,基于Washburn运动方程,推导了界面位置与速度的分形运动方程。基于Nano–CT重构了低渗煤岩纳米-微米孔隙结构,获得了孔径与孔隙体积分布,结合分形模型计算了面积分维与周长分维。最后基于NMR实验开展了两相N2–H2O驱替实验,获得了实验驱替下界面运动距离与速度分布。结果表明:毛细管分形结构可作为解释低渗机制的几何桥梁。迂曲度系数可全面反映迂曲度与迂曲分维的影响,近似与渗透率呈线性关系。验证了分形截面模型的可靠性,指出煤岩低渗机制尚应考虑分形截面粗糙度系数的影响。通过驱水信号分布证实了分形运动方程的有效性。 展开更多
关键词 低渗 分形结构 分形迂曲度模型 分形截面模型 分形运动方程
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基于工业CT力学实验平台的建立及应用 被引量:2
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作者 毛灵涛 刘海洲 +3 位作者 牛慧雅 周开渊 张毅 《CT理论与应用研究》 2015年第2期271-282,共12页
将工业CT与数字体图像相关法相结合测量物体内部三维变形及应变已发展成为一种新的实验力学方法。本文介绍基于工业CT,自行研制的加载装置和数字体图像相关法(DVC)建立起的力学实验平台,该平台包括基本原理模块、数字虚拟实验模块、... 将工业CT与数字体图像相关法相结合测量物体内部三维变形及应变已发展成为一种新的实验力学方法。本文介绍基于工业CT,自行研制的加载装置和数字体图像相关法(DVC)建立起的力学实验平台,该平台包括基本原理模块、数字虚拟实验模块、原位加载扫描实验模块、变形计算模块和结果输出模块,可以实现单轴压缩、三点弯曲、四点弯曲、点加载及拉伸实验试件内部三维变形场的测量。针对岩石材料与复合材料介绍该平台的应用。 展开更多
关键词 工业CT 数字体图像相关法 力学实验平台 内部变形场
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