冲击荷载下含瓦斯煤能量耗散及损伤破坏规律

为探究冲击荷载下含瓦斯煤体动态响应差异,利用可视化含瓦斯煤分离式霍普金森压杆试验系统,对不同初始瓦斯压力下的煤体进行动态冲击试验,分析了不同瓦斯赋存状态下煤体能量耗散规律,并借助超高速摄像机和数字图像相关(digital image correlation,简称DIC)技术阐述冲击过程含瓦斯煤表面裂纹演化特征,结合分形理论获得了瓦斯压力对破碎煤体分形特征的影响,揭示了瓦斯赋存状态与破碎煤体特征尺寸的内在联系。结果表明：冲击荷载下,含瓦斯煤体应力-应变曲线基于能量耗散规律大致可分为4个阶段,瓦斯对煤体劣化作用显著,破碎耗能与破碎耗能密度随初始瓦斯压力增加均呈指数函数减小;受瓦斯气楔效应影响,冲击荷载下含瓦斯煤体应变场演化更为复杂,煤体破坏逐步从横向层裂破坏演变为横向层裂-纵向劈裂的复合型破坏;瓦斯压力作用下,煤体内部损伤加剧,破坏失稳后,破碎煤体平均粒径及破碎块度尺寸随初始瓦斯压力增加而逐渐减小,但分形维数呈指数函数增加,煤体破碎程度更加剧烈;构建了基于煤体破碎过程中能量消耗守恒的多维动态含瓦斯煤破碎模型,结合试验数据验证了模型的合理性,可较好地描述受瓦斯影响下的破碎煤样特征尺寸。研究成...     

变荷载下考虑井阻随时空变化的竖井地基固结解

竖井排水固结法中井阻随时空演变（即由淤堵和弯折所引起的竖井排水能力下降）的现象已引起广泛关注,且变井阻对竖井地基固结速率的影响不容忽略。但目前能同时考虑变荷载及井阻随时间和空间变化的固结解析解还鲜有报道。考虑井阻随时空演变过程,引入实际中广泛采用的单级或多级加载模式,建立了竖井地基固结模型,并应用分离变量法获得固结模型的解析解答。通过与已有的解析解、有限差分解及工程实测值进行对比分析,充分验证了该模型的正确性。通过大量的计算,分析变井阻参数对竖井地基固结性状的影响。结果表明：竖井地基固结速率随竖井最终排水能力的增大而加快,随深度井阻参数及时间井阻参数的增大而减缓,且时间井阻参数的影响更为显著。     

深海超软土动剪切模量与阻尼比特性研究

海底表层的结构物在使用中可能受到动荷载作用,为保证其的长期稳定性,有必要对海床表层的深海超软土动力学特性展开研究。使用Anton Paar MCR302流变仪,采用应变控制模式,对含水率高于液限的深海超软土进行动态剪切测试,研究动态流变参数、动剪切模量G和阻尼比λ的变化规律。结果表明,随着剪切应变的增大,深海超软土的变形由可恢复的弹性变形主导逐渐过渡为不可恢复的黏性变形主导。通过建立动态流变参数与动剪切模量G和阻尼比λ的关系,探讨了深海超软土的动力特性。根据深海超软土动剪切模量G的变化特征,提出了峰值参考应变的概念,建立了最大动剪模量Gmax与归一化含水率w/w_p(w为含水率,w_p为塑性含水率)的关系。结果还显示,相较于常规黏土,深海超软土的G/G_max-γ(γ为剪切应变)曲线衰减较快,且受塑性指数影响较小。深海超软土的阻尼比整体偏高,并随剪切应变的增大快速上升。根据试验结果,给出描述深海超软土G/G_max-γ、λ-γ曲线的数学模型。     

软土地基桩基质量问题分析及处理

软土地基因承载力低、稳定性差、高压缩性、透水性差、抗剪强度低等特性,对桩基施工影响大,增加工程施工难度。以福州项目软土地基中桩基质量事故为例进行分析并提出处理方法,总结其经验教训,对相似的桩基工程项目安全、桩基工程施工质量把控有一定借鉴作用。     

宿南矿区祁东煤矿煤层含气量和组分特征及其影响因素分析

为研究宿南矿区祁东煤矿煤层气地质和地球化学特征及影响因素,在样品采集和测试基础上对含气量及组分进行测定,并探讨了影响因素。结果表明：煤层气组分以CH₄为主,含量为62.14%～98.0%(平均含量为87.57%);次为CO₂和N₂,含量分别为0.00～8.63%(平均含量为4.08%)和0.15%～30.17%(平均含量为9.21%)。甲烷浓度与含气量成正比,与N₂浓度成反比。含气量随埋深增加而增加,但甲烷浓度变化不明显。另外,甲烷浓度和含气量与煤层厚度、顶板厚度呈弱正相关关系。含气量与水分关系为弱负相关,与灰分和挥发分为弱正相关。     

我国南方不同地区寒武系页岩含气性差异主控因素探讨

中国南方寒武系富有机质页岩具有很大的页岩气资源潜力,但不同地区的勘探效果差异较大。本文分析了近年来我国寒武系页岩含气性研究进展,讨论了寒武系页岩的储层特征、总有机碳(TOC)含量、孔隙度和构造保存条件等因素对页岩含气性的影响。中上扬子地区的寒武系富有机质页岩主要发育在绵阳—长宁裂陷槽、鄂西裂陷槽和湘黔渝深水陆棚—斜坡等沉积相区。寒武系页岩的孔隙度主要分布在1%～6%,孔隙以微孔和介孔占主导,总体以孤立密集发育的海绵状有机孔为主,区别于志留系龙马溪组页岩极为发育的气泡状有机孔。位于裂陷槽环境的寒武系筇竹寺组/水井沱组页岩的有机孔隙发育程度较好(有机质平均面孔率可达20%～50%),且无机孔也对总孔隙度有所贡献;页岩现今含气量为1.5～5.5 m³/t,是理论总生成气量的10%～30%(最大甚至超过50%),反映页岩气保存条件总体较好。而位于深水陆棚—斜坡环境的寒武系牛蹄塘组页岩有机孔发育程度较差(有机质平均面孔率小于20%),页岩现今含气量基本小于1.0 m³/t,不足理论总生成气量的10%,反映页岩气可能发生过大规模散失,页岩气保存条件较差。...     

任意干湿路径下非饱和土的水力耦合本构模型

大量试验表明饱和土样经历脱湿过程进入吸湿阶段后,在高饱和度区域,残余气体会以封闭气泡的形式分布在土样孔隙中,此时土样呈现较大的压缩性,当吸湿过程结束基质吸力再为0 kPa时,土样并不会达到完全饱和状态。韦昌富等(2008)提出的非饱和土的本构模型没有考虑残余含气量的影响,认为土样在吸湿过程后仍能达到完全饱和状态,这与实际情况有一定偏差。为了更精确地模拟真实情况,基于考虑不同残余含气量的毛细滞回内变量理论和忽视残余含气量影响的非饱和土的水力耦合本构模型,提出了考虑不同残余含气量影响的非饱和土的修正本构模型。通过和实测数据的比较,修正模型可以较好地模拟任意干湿路径下的非饱和土力学特性。     

基于DIC分析的含石量对碎石土边坡稳定性影响

为了研究含石量对碎石土边坡稳定性的影响,对不同含石量的边坡进行了模型试验。模型试验中结合数字图像关联技术DIC,分析了边坡全场和局部场的土体变形。研究发现含石量对碎石土边坡的承载力和变形特性具有显著的控制效果,并且根据极限承载力发现含石量存在两个阈值,分别为20%和70%。对局部土体的变形规律和碎石的运动行为进行分析,发现在剪切过程中,局部土体出现剪胀效应,剪切带内孔隙率会明显增加。通过对局部土体中碎石及其周边砂颗粒的追踪,发现碎石会影响剪切带的发展,从而总结出5种剪切带绕石模式：单边绕石模式、分叉模式、穿石和分叉复合模式、分叉和单边绕石及穿石复合模式、单边绕石和穿石复合模式。研究成果可为进一步了解碎石土边坡失稳的内在机理提供相关参考。     

水文地质条件对深基坑工程影响分析

随着人们对地下空间利用的重视,基坑工程发展迅速,而作为其中关键一环的水文地质条件分析也显得愈发重要。文章以天津某地铁车站工程为例,根据其工程地质条件、水文地质条件对场地内的地下含水层进行划分,并从地下水腐蚀性、渗流稳定性等方面分析不同地下水对深基坑工程的影响,提出深基坑施工的工程措施建议。研究结果显示,地下水对基坑的影响是多方面的,在不同的工程地质条件和工况下,应采取最适宜的防护措施,维护岩土的稳定和安全。     

新疆伊宁北部地区含铀煤砂岩型铀矿找矿方向探讨

新疆伊宁地区北部处在伊犁盆地铀成矿区内,分布有苏鲁铀矿床、新城子、南台子、干沟、皮里青、克山奇5个铀矿点和众多放射性异常点带。文章在对前人资料收集及整理的基础上,通过铀成矿条件分析,认为区内铀成矿与大地构造环境、地层、水文地质条件、铀源相关。在综合分析苏鲁矿床成矿地质条件、地球物理异常特征的基础上,建立了砂岩型铀矿物理-数学预测模型,结合野外地质工作成果,对该区进行了成矿远景区预测,筛选了铀矿远景区1片,为研究区下一步铀矿找矿工作提供依据。