运用水压破裂法测试岩石的抗拉强度

劈裂法受试验条件的影响很难得出理想的结果，而水压破裂试验有试件受力载荷不受人为因素干扰的优点，测得的抗拉强度具有较高的可信度，并且在工程实际中有广泛的用途。本文在研究水压破裂法测试岩石抗拉强度的方法及原理的基础上，用统计断裂力学整理试验结果，并与巴西法作了比较。试验表明，用威布尔二参数模型的统计断裂力学方法研究岩石抗拉强度是可行的，并具有良好的线性关系。     

基于水压致裂法的岩石抗拉强度研究

为了揭示水压致裂法和巴西劈裂法测量岩石抗拉强度的关系,开展了理论和现场试验研究。基于经典的水压致裂法理论,推导了不同围压下钻孔破裂压力和抗拉强度。利用断裂力学理论建立了水压致裂法和巴西劈裂法测得抗拉强度的关系。利用预制切槽方法模拟天然裂纹,对水力裂缝的起裂压力进行了研究。结果表明：围压为最大主应力等于3倍最小主应力测得的抗拉强度大于围压为0测得的抗拉强度;水压致裂法和巴西劈裂法测量抗拉强度关系与应力场、裂纹长度、断裂韧度3个变量有关;通过在晋城矿区王台铺矿的预制切槽试验,运用断裂力学建立的抗拉强度计算式更为符合现场实际。研究结果可为坚硬难垮落顶板预制切槽的水力压裂设计提供参考。     

水压影响岩石渐进破裂过程的试验研究

岩石的压缩过程伴随着裂纹扩展,在低、中围压条件下扩展的裂纹主要受到张拉作用而产生,张拉破坏是首要的作用机制。研究发现,岩石的渐进破裂过程受岩石的结构和构造影响,比如矿物成分、颗粒大小以及胶结情况等,另外,围压以及开挖扰动等外界因素对岩石的渐进破裂过程也有重要影响。基于试验方法探讨水压对岩石渐进破坏过程的影响,首先,阐述岩石渐进破裂过程各个阶段的特征;然后,对岩石渐进破裂指标--岩石的启裂强度 和损伤强度 的确定方法进行总结;最后,选取细粒的石英砂岩为研究对象,通过试验研究水压对岩石渐进破坏过程的影响。试验结果表明,相同围压条件下,随着岩样两端水压的增大,岩石的 有逐渐增大的趋势,而岩石的 和峰值强度 逐渐变小;随着围压逐渐增大,岩石的启裂强度 、损伤强度 及峰值强度 均逐渐增大。     

弯曲法测岩石抗拉强度

岩石抗拉强度非常重要,它是岩土工程、地质工程中设计、施工和检验的重要依据之一,但抗拉强度的测试方法多数都不可靠,应引起足够重视。该文专门针对弯曲试验法,分析了不可靠的原因。     

利用室内和现场水压致裂试验联合确定地应力与岩石抗拉强度

钻杆式水压致裂原地应力测试系统的柔性会影响最大水平主应力的计算精度。利用空心岩柱液压致裂试验获得的岩石抗拉强度来取代重张压力计算最大水平主应力是降低钻杆式测试系统柔性的负面影响的重要途径。在福建某隧道深度为65 m的钻孔内开展了8段的高质量水压致裂原地应力测试,随后利用钻孔所揭露的完整岩芯开展了17个岩样的空心岩柱液压致裂试验。利用空心岩柱液压致裂所得的抗拉强度平均值为8.40 MPa,与经典水压致裂法确定的岩体抗拉强度8.22 MPa接近。对于20 m的范围内8个测段的原地应力量值,最小水平主应力平均值为8.41 MPa,基于重张压力P_r的最大水平主应力平均值为16.70 MPa;基于空心岩柱抗拉强度的最大水平主应力量值平均值为16.88 MPa,两种方法获得的最大水平主应力平均值基本一致。最大最小水平主应力与垂直主应力之间的关系表现为σ_H > σ_V > σ_h,这种应力状态有利于区域走滑断层活动。通过对比分析可知,对于钻杆式水压致裂原地应力测试系统,当测试深度小且测试系统柔性小时,基于重张压力和基于空心岩柱抗拉强度得到的最大水平主应力量值差别不大,这说明基于空心岩柱的岩石抗拉强度完全可以用于水压致裂最大水平主应力的计算,同时基于微小系统柔性的水压致裂测试系统获得的现场岩体强度也是可靠的。      

水压脉冲钻孔灌浆法

为了提高钻孔漏失和孔壁失稳的处理效果,全苏煤矿科学研究所开发出一种先进且行之有效的灌浆方法,这方法被命名为水压脉冲钻孔灌浆法(гиT).水压脉冲由脉动器激起.脉动器是水压脉冲灌注装置的     

径向压裂法在冻土抗拉强度测定中的应用

本通过饱水黄土试验，探索径向压裂法（以下简称“径压法”）测定冻土抗拉强度的可能性，以及在基本影响因素的关系。试验表明，径压法测定的抗拉强度结果，具有良好的稳定性，除土质、含水量和密度之内在因素外，与温度和机速有密切相关。径压法抗拉强度与温度、机速、破坏时间、机器行程之间，以及破坏时间与温度、机速之间都遵循各自规律，可用一定函数描述。径压法测定冻土抗拉强度是可行的。     

泾河南岸黄土抗拉强度试验研究

通过对黄土试样进行单轴拉伸试验,分析了泾河南岸原状黄土的抗拉强度特性。研究表明,含水率对黄土的抗拉强度大小有重大的影响,它与抗拉强度之间满足负幂函数递减关系。黄土单轴抗拉试验中,黄土试样的极限拉应变只有万分之几,其极限抗拉强度在几千帕到几十千帕之间。因此,在雨水以及灌溉作用下,黄土的抗拉强度进一步降低,并促进黄土边坡后缘裂缝的进一步发育,这也是导致黄土滑坡发生的因素之一。     

用抗剪强度参数估算抗拉强度的方法与问题讨论

因为多数岩石具有各种结构面,岩石力学试验强度参数多是离散的,所以岩石力学试验获得的参数具有估算的性质。根据单轴压缩实验Mohr圆破裂面的法向压力为零、即是与轴向压力方向一致的破裂面,导出压力劈裂圆的抗拉强度公式,用该公式计算了14个岩土试验的抗拉强度,并与这些岩土的Brazil劈裂试验和直接拉伸试验的抗拉强度进行比较,其相对误差一般都在20%以内,从岩土试验参数离散性角度看,压力劈裂圆公式具有实用价值。讨论了拉应力圆在Mohr-Coulomb准则下的负轴方向实际上不存在0轴压下的单向拉伸、即对柱状试件不会发生圆周拉张破坏模式,所以ISRM建议的t=f（3）作图回归法、以及多种根据Mohr拉应力圆几何关系导出的其他公式计算法存在计算抗拉强度偏大问题。分析指出了与单轴压缩实验3种破坏模式相应的应力圆及其应力范围。     

基于点荷载试验的煤体抗拉强度测试研究

采用点荷载试验对所采煤样抗拉强度进行了室内测定。在煤体波速原位测试及煤岩波速的实验室测定的基础上,对煤体完整性系数进行了计算,并以准煤体强度理论为依据,利用点荷载强度与抗拉强度之间的关系,计算出煤体抗拉强度。结果表明：煤体完整性系数为0.47,抗拉强度值为0.08MPa,研究结果可为地下工程中煤体抗拉强度指标提供科学依据。     

抗拔法测强曲线的建立与应用

本文应用先进的CAPO实验仪,建立了广州地区抗拔法测定结构混凝土强度的经验曲线,并取得了较好的应用效果。     

抗拔法测强曲线的建立与应用

本文应用先进的CAPO实验仪 ,建立了广州地区抗拔法测定结构混凝土强度的经验曲线 ,并取得了较好的应用效果     

黄土抗拉强度的综合影响因素探究

对重塑黄土及部分原状黄土进行室内三轴抗剪强度及抗拉强度试验研究,采用Tablecuver3D数据处理软件对试验结果进行三维曲面生成,结果表明：黄土抗拉强度与含水量、干密度和饱和度、孔隙比均呈三维螺旋曲面,且影响抗拉强度的主要因素是含水量和饱和度,次要因素是干密度和孔隙比。与黏聚力和内摩擦角正切值呈凹状微卷上升趋势,黏聚力对抗拉强度有决定性影响而内摩擦角对抗拉强度影响较小。对曲面进行全函数拟合对比分析得出相应抗拉强度相关方程,其中黏聚力和内摩擦角正切值与抗拉强度拟合出的方程具有一般性,可适用于各地黄土,便于工程实践估算黄土抗拉强度。     

水压致裂原位应力测量的特征值参数的计算机辅助确定

水压致裂原地应力测试曲线特征值判定对于提高原地应力测量精度具有十分重要的意义。为了避免人工判读的个体误差和手动数据处理的重复劳动,本文针对水压致裂原地应力测量曲线的特征值判读这一关键技术难点进行软件开发以实现数据处理的自动化。该交互式软件包括数据采集、数据分析和数据库管理等3个主要模块。其中核心模块-数据分析模块包括了水压致裂原地应力测量中特征值Pr和Ps判读的全部方法。软件使用VB语言实现,界面友好,使用可靠方便。通过该软件在山东潍坊市红河镇某钻孔中的应用证明了软件的可靠性和便捷性。     

增强型地热系统压裂和开采方案研究

增强型地热系统(Enhanced Geothermal System, EGS)是一种通过介质循环(水或CO2)来提取深部低渗、高温岩体中地热资源并将其用来发电及供暖的工程技术集成。水力压裂是EGS储层改造的主要方式, 储层改造的好坏直接关系到EGS最终的产能状况, 因此针对具体地质条件选择合适的水力压裂方案具有重要意义。本文基于大庆莺深2井的测井资料, 根据其地应力及岩性变化情况选定EGS开采潜力储层, 采用水平井及张开型压裂的储层改造方式, 对潜力储层进行了多种压裂方案数值模拟分析, 根据压裂模拟结果建立三维水热耦合模型, 进行了EGS发电潜力评估分析, 最终得出莺深2井EGS开采的最优压裂方案和开采方案。研究结果得出:水力裂缝的几何性质主要受地应力、支撑剂粒径和砂比影响, 在EGS中宜采用低砂比、阶梯式的泵注程序。同时, 在采用一注两抽的三水平井开采模式下, 10条裂缝的最优注入速率是30kg,s-1, 运行20a的发电量是0.60～1.23MW。     

大断面原状黄土抗拉强度试验研究

抗拉强度是描述黄土力学性质的重要指标,是研究黄土拉张破坏特性的基础。采用自主研发的大断面原状黄土拉伸仪,对陕西泾阳L5原状黄土开展了单轴拉伸试验,测定不同含水率下大断面原状黄土的拉伸应力-应变特征,获得其抗拉强度,并与利用常规三轴剪切试验结果间接获得的抗拉强度值进行对比分析。结果表明：黄土在低含水率时,黄土强度较高,拉应力随拉应变的增加线性增加,破坏时呈脆性;黄土在高含水率时,抗拉强度较低,拉应力随拉应变的增加呈非线性增加,表现出一定的塑性;黄土抗拉强度与含水率呈指数递减关系。与常规三轴试验结果相比,拉伸试验获得的结果较小,更接近实际情况,同时两者之间存在一定的线性关系。