基于同步辐射X射线CT的无烟煤样孔隙分布表征

本文利用同步辐射X射线对一沁水盆地无烟煤样在24 keV的能量下进行了成像,并重构得到其CT切片。分别采用数字地形模型（DTM）和数据约束模型（DCM）对样品的CT切片进行分析。研究结果表明,对本文所用煤样,DTM计算得到的煤样孔隙率与真密度和视相对密度实验法测得孔隙率较为接近,但利用DTM确定的阈值进行阈值分割提取到的样品孔隙率与DTM计算所得孔隙率之间偏差较大。DCM计算得到的孔隙率与DTM计算得到的孔隙率及实验测试结果均较为接近。DCM模型考虑了样品CT成像过程中的部分体积效应,得到小于CT体元的孔隙分布信息,在一定程度上拓展了CT成像技术的表征尺度。DCM计算结果显示,煤样中孔隙更多与煤基质和矿物组分以部分占据CT体元的形式存在。      

：~orous-grain-upper-boundary model and its application to Tarim Basin carbonates

Most of the carbonates in the Tarim Basin in northwest China are low-porosity and low-permeability rocks. Owing to the complexity of porosity in carbonates, conventional rock- physics models do not describe the relation between velocity and porosity for the Tarim Basin carbonates well. We propose the porous-grain-upper-boundary （PGU） model for estimating the relation between velocity and porosity for low-porosity carbonates. In this model, the carbonate sediments are treated as packed media of porous elastic grains, and the carbonate pores are divided into isolated and connected pores The PGU model is modified from the porous-grain-stiff-sand （PGST） model by replacing the critical porosity with the more practical isolated porosity. In the implementation, the effective elastic constants of the porous grains are calculated by using the differential effective medium （DEM） model. Then, the elastic constants of connected porous grains in dry rocks are calculated by using the modified upper Hashin-Shtrikman bound. The application to the Tarim carbonates shows that relative to other conventional effective medium models the PGU model matches the well log data well.     

饱和-风干循环过程中砂岩次生孔隙率变化规律研究

三峡工程竣工后,库水每年将在145 m和175 m水位之间或缓慢或快速的升降,在库水位大幅度涨落的情况下,库岸边坡部分岩体处于“饱和-风干”的循环动态,水-岩循环作用将造成岩体性质劣化。据此,以三峡库区库岸边坡变幅带的砂岩为研究对象,设计了“饱和-风干”循环作用试验。试验结果表明,与常规浸泡试验相比,水压力的升、降变化和“饱和-风干”循环作用对岩体的损伤有累积放大作用,浸泡时水压力变化越大,对离子浓度和次生孔隙的影响越大,而且,“饱和-风干”循环次数越多,岩体的损伤越严重。提出了基于离子浓度变化计算岩石中次生孔隙率变化规律的方法,与实测次生孔隙率变化规律基本一致。因此,可以把这种方法应用到现场监测中去,通过长期监测离子浓度的变化来推测岩体中水化学反应发生的程度,以及次生孔隙率的发育情况。分析成果为研究库岸边坡岩体在“饱和-风干”循环过程中的岩体性质劣化规律奠定了一定的基础。     

孔隙率、级配参数对粉土双轴压缩性状影响的颗粒流分析

针对颗粒流法中颗粒几何参数等对土体宏观力学性质的影响进行了数值模拟,并将数值模拟结果与室内模型试验验证进行了对比。对二维、三维下土体级配及孔隙率进行了理论分析,并提出二维数值试样颗粒数目及孔隙率转换公式。采用PFC2D软件进行了6组参数验证及24组交叉对比（含4组级配、3组孔隙率及2类接触模型）双轴压缩试验。结果表明：孔隙率对土体力学性质的影响大于级配;随着孔隙率增加,土体强度峰值逐渐降低,对应轴向应变增大,体应变则由剪胀性逐渐向剪缩性过渡。当孔隙率较低时,采用线性及Hertz-Mindlin (H-M)接触模型得到的模拟结果均较接近;而当孔隙率升高时,建议采用H-M接触模型,以更好地反映土体到达强度峰值后产生的后续剪胀效应。     

微米级炸药晶体缺陷的μVCT试验研究

炸药晶体内部缺陷是影响炸药材料性能的一个关键因素.本文利用微焦点X射线体式CT(μVCT)技术研究了典型炸药奥克托今(HMX)晶体的内部结构,并对HMX似晶体的孔隙率进行了定量分析.结果发现一般HMX晶体内部含有较多的微米级孔隙,其面孔隙率可高达1%～2%,揭示了炸药件初始损伤的存在并解释了炸药晶体密度与其理论密度有差异的原因;而经过一定工艺处理后的HMX晶体内部孔隙则有效地减少,晶体密度和材料性能均能明显提升.研究表明对于几十微米以上尺寸的HMX炸药晶体,μVCT可有效地研究其内部结构并实现对其内部细小孔隙缺陷的定量,为深入研究炸药件成型性能和损伤破坏机理提供了一种直观的、可靠的实验手段.     

土体内在结构对热导率计算模型的影响研究

为得到适用于土体的热导率模型,利用软件将土样扫描电镜图片（反映土体的真实结构）二值化,采用瞬态传热分析方法对土体进行二维传热分析,通过ANSYS模拟土体并分析得出土体热导率。并且将数值分析结果与实测结果进行对比,发现两者间误差较小,说明该方法能较精确地得到土体热导率,为土体热导率理论模型的建立提供了一种新方法。在此基础上,对粉砂、粉土及粉质粘土的热导率进行研究,发现土体热导率随孔隙率的增大而减小,粉砂热导率的减小速率最大,其次为粉土,最小为粉质粘土。     

基于NMR技术的超声波频率对煤体激励致裂效果的影响

为了深入研究超声波频率对煤体激励致裂效果的影响,利用超声波发生仪对原始煤样进行致裂实验,并利用低场核磁共振设备NMR设备对煤样进行测量,通过分析弛豫时间T₂曲线,深入研究煤样致裂前后孔隙结构的变化。研究结果表明:超声波可以有效改善煤体的孔隙结构,经超声波激励致裂后,煤样内部的孔隙数量增多,总孔隙率、有效孔隙率及渗透率均明显增大;同时,煤样内部小孔数量的增长率与超声波频率呈负相关关系,中孔和大孔数量、总孔隙率增长率、有效孔隙率及渗透率的增长率与超声波频率均呈正相关关系。研究结果为煤储层超声波致裂增透技术奠定理论基础。      

面接触条件下胶结颗粒物导热系数模型优化

为了更好地探究岩土类胶结颗粒材料的导热系数变化规律,减少造成的热害问题,根据胶结颗粒物的结构特征,考虑颗粒物和胶结基质为混合物时的状态,并结合有效介质导热系数模型和面接触导热系数模型,构建了适用于岩土类胶结颗粒材料的有效导热系数计算模型。采用瞬态热线法测试了实验试块的导热系数,将预测值与实测结果和Maxwell-Eucken模型的计算结果对比后发现,两模型的导热系数计算值都随着孔隙率的增加而逐渐减小。4组测试数据结果显示,Maxwell-Eucken模型的导热系数计算结果平均值为0.171 72 W/（m·K）,优化的导热系数计算模型结果平均值为0.171 39 W/（m·K）,说明优化的导热系数计算模型得出的结论与实际测试结果平均值（0.169 22 W/（m·K））更接近,能够更好预测胶结颗粒物质的导热系数。      

青岛城市规划区岩芯222Rn含量及其影响因素

本研究采用实验室模拟的研究方法,对青岛城市规划区岩芯样品进行了222 Rn释放量测试,根据岩芯中222 Rn的深度分布特征,进一步测定了岩芯的226 Ra含量.结果表明岩芯中222 Rn活度范围为0.1～16.8 kBq·m-3,平均值为(1.9±2.6)kBq·m-3(n=180),不同类型样品的222 Rn释放能力...     

压力下无纺织物部分堵塞的水力特性研究

对压力作用下的部分堵塞无纺织物进行了室内试验,表明有土颗粒进入的织物压缩性和渗透性都降低,提出织物滤层的等效孔径折减系数RF,并建议用于贴坡排水时RF 取1.5～2.5。织物无堵塞压力条件下,Giroud（1996年）提出的公式对织物渗透系数有满意的预测值。在压力作用下对比分析了部分堵塞织物Giroud法和等效孔隙率法的渗透系数预测值,也与实测渗透系数值进行了比较,表明提出的等效孔隙率法能较好地预测渗透系数。