基于旁压试验土体弹塑性本构模型初探

在大量旁压试验数据分析的基础上,通过曲线拟合,建立了旁压试验弹塑性阶段曲线的椭圆方程,利用土体SMP屈服准则和Rowe流动法则,推导出土体塑性阶段应力增量与应变增量间关系矩阵。在弹性阶段,假设土体应力-应变服从广义虎克定律,建立了基于旁压试验的土体弹塑性本构模型。编制了相应的计算程序,将文中模型计算结果与实际旁压试验曲线进行对比,初步验证了模型的正确性。将本构模型编译为ABAQUS自定义材料子程序UMAT,通过有限元对比分析,文中模型计算变形较弹性模型小,较摩尔-库仑模型大,与模型建立的假设一致。基于旁压试验的土体弹塑性本构模型参数少,且易于获取,便于在实际工程中应用。     

分形理论在断裂工程活动性评价中的应用——以鄂西恩施、建始断裂为例

运用分形理论对鄂西恩施、建始断裂的几何分形结构特征进行了研究,并选取有代表性的碎裂岩作了粒径—频度分析,表明其同样具有分形结构,分维值可以定量地反映恩施、建始断裂同为地壳上部浅层构造,几何结构较为简单,构造活动性弱,分别趋于构造衰亡和发育成熟阶段。在这两条断裂附近通过水系的分形统计结果分析,断裂几何分维值的意义与其最后一次活动表现出的水系切错和同步弯曲现象相吻合。分维值可以作为断裂工程活动性评价的一个定量指标。     

不同应力条件下断裂带结构发育特征探讨

脆性断层断裂带内部结构主要包括破碎带和诱导裂缝带两部分。断层性质、断层活动性、埋深、断层两盘（主动盘、被动盘）、岩石力学性质、距离断层远近、断层组合规律等都可以成为影响断裂带内部结构发育的因素。通过讨论不同的应力条件下断裂带内部结构的发育特征,认为正断层形成的破碎带范围较小,裂隙形态不规则,诱导裂缝带中发育张裂隙和剪裂隙;由逆断层作用形成的破碎带范围较大,诱导裂缝带主要是由张裂隙和剪裂隙组成。由平移断层作用形成的破碎带延伸较稳定。     

节理产状分组的k均值聚类分析及其分组结果的费歇尔分布验证法

裂隙岩体内的节理往往是变化的,有时甚至变化很大。测得大量节理产状以后,对其分组是一项基础性的工作,但是如何分组目前还没有很好的理论和方法。采用快速聚类分析的方法,将节理产状的样本数据划分为不同的簇,利用极大似然估计的原理,通过数值方法求解费歇尔概率分布模型的参数,并用皮尔逊检验说明了费歇尔逊概率模型的有效性。通过不同簇的概率模型计算及其簇心的分布特性比较说明了簇数分类的适度性。利用所提出的快速聚类分析方法及其推导的计算公式,可以方便地求解费歇尔分布的参数。结合皮尔逊检验,形成了解决这类问题的系统实用的方法。     

上海淤泥质粘土注浆劈裂效应的细观分析

劈裂注浆是目前应用最广泛的一种注浆方法,理论研究落后于实际应用。基于颗粒流理论中的流固耦合原理,对上海淤泥质软粘土劈裂注浆过程进行了颗粒流模拟研究,从细观角度研究了土体劈裂过程中裂隙的形态以及土体孔隙率、应力变化,并与相关的试验结果进行比较。结果表明,运用颗粒流理论及程序研究土体注浆劈裂问题是可行的,且在可视化角度上具有很好的优势,可以直接观察到土体劈裂产生及发展的全过程。     

超高密度电阻率法在岩溶及破碎带探测中的应用

结合工程实例,介绍了超高密度电阻率法在勘探岩溶及破碎带中的应用,总结了数据采集过程中的注意事项,并将成果与钻孔资料作了对比分析.结果表明,该方法在岩溶及破碎带的分布位置、大小、埋藏深度及发育情况等方面的勘察上都取得了较好的效果,是一种能有效提高工程勘察精度的物探方法.     

泥岩渗流-应力耦合蠕变损伤模型研究(Ⅰ):理论模型

在室内和现场试验的基础上,根据泥岩的非线性蠕变变形特点,构造了基于摩尔-库仑准则的蠕变势,建立了泥岩非线性蠕变损伤本构模型及其损伤演化方程;对泥岩裂隙自愈合机制进行了探讨,得到围压、孔隙水和饱水时间是影响裂隙愈合的主要因素,通过引入愈合应力和水化学愈合因子的概念,建立了泥岩渗透性自愈合模型。研究结果表明,泥岩非线性蠕变是其内部结构损伤在蠕变过程中的综合表现,泥岩的蠕变速率不仅与应力水平、时间相关,而且还与累积蠕变变形密切相关,提出的模型能较真实反映泥岩蠕变变形过程、损伤演化、渗透性演化和裂隙自愈合,且材料常数较少,便于从实验数据中获得。文中涉及到的数值算法、程序实现、模型参数的确定以及工程应用将在本文的Ⅱ部分给出     

超临界CO2岩石致裂机制分析

超临界CO2是一种介于气体和液体之间的特殊状态的CO2流体,具有低黏、高扩散性和零表面张力等独特的性质。利用超临界CO2作为压裂液,有助于裂缝的起裂和扩展,同时可避免储层伤害。通过研究超临界CO2射流破岩和压裂特性,分析得到了超临界CO2岩石致裂机制。研究结果表明,超临界CO2低黏等特性使其更容易进入岩石微孔和微缝之中,在岩石内部建立大小不一的流体压力系统,使岩石发生拉伸和剪切破坏;常规流体压裂起裂压力较高,裂缝一般为单条或多条平直裂缝,大多沿着同一方向贯穿强度较高的胶结颗粒,且裂缝断面光滑、平整;超临界CO2压裂起裂压力相比于常规流体压裂低,在岩石中形成的裂缝网络较为复杂,裂缝互相连通,一般沿着强度较低的胶结物开裂,较少贯穿胶结颗粒,裂缝断面较为粗糙。该研究结果可为超临界CO2压裂技术的实施提供理论支撑。     

塔中地区奥陶系碳酸盐岩储层裂缝发育特征及主控因素

主要依据塔中地区40多口钻井的奥陶系岩心裂缝观察、深浅侧向测井和FM I成像测井的响应特征等综合识别裂缝和获得裂缝特征参数。研究认为塔中地区奥陶系碳酸盐岩储层构造裂缝大量发育,以高角度缝和微裂隙最为发育,大、中缝较少,有近一半裂缝为未被充填的有效缝;平面上沿断裂带由西向东裂缝线密度变大,有效性增强;纵向上发育上奥陶统裂缝段、中—下奥陶统顶部100 m内裂缝段和深部裂缝段,中—下奥陶统顶部100 m内为裂缝集中发育段;裂缝发育程度与断裂构造和岩性关系密切,在断层发育密集区或多组断裂交汇处裂缝最发育,距离主断层或次级断层越近裂缝越发育,白云岩裂缝发育程度好于灰岩;好的裂缝发育区位于塔中地区东部多组断裂带交汇的部位。     

北祁连西段镜铁山式铜矿预测要素及预测模型

在北祁连镜铁山地区,近年来发现了与中元古界条带状铁建造有关的破碎带蚀变岩型铜矿,如桦树沟铜矿床和柳沟峡铜矿床。分析了铜矿床的预测要素:矿源层为含铜条带状铁建造;有利于矿质活化的构造为透入性构造裂隙;热源为壳源岩浆活动;储矿构造为构造破碎蚀变带。建立了镜铁山式铜矿资源潜力预测的经验公式,对预测区铜远景资源潜力、铁矿石量、透入性构造裂隙发育程度和热源参数的取值分别进行探讨。据此公式估算,整个北祁连西段镜铁山式铜矿的铜金属资源潜力为147.3万t,其中镜铁山矿田铜资源潜力可达约125万t。实地考察也发现了新的找矿有利地段,因此有必要继续加大找矿力度。