太古宇潜山不同岩石类型裂缝发育潜力分析——以辽河西部凹陷为例

太古宇结晶变质岩是潜山的重要储集层岩石类型, 然而对太古宇不同类型变质岩裂缝发育潜力的相对大小迄今还没有明确的标志。通过大量的岩石力学实验、岩心裂缝观测、成像测井资料分析和油田生产实践等相结合的方法, 探索分析太古宇不同岩石类型裂缝发育的相对潜力, 并提出了脆性系数(f_b)的概念。岩石力学试验结果表明, 太古宇不同岩性的岩石力学性质存在差异, 脆性系数总体有随暗色矿物增加而减小的趋势; 定向构造发育的片麻岩类岩石的力学参数与变形方向密切相关, 其中片麻理与加载方向夹角大于45°时的脆性系数f_b明显小于夹角小于45°时的脆性系数。大量生产实践资料表明, 定向构造发育的片麻岩类容易发育剪裂缝, 而定向构造不发育的粒岩类则容易发育张性裂缝。综合分析揭示, 不同岩性剪裂缝发育潜力从大到小的次序为:片麻岩类→混合花岗岩类→角闪岩; 不同岩性张性裂缝发育潜力从大到小的次序为:混合花岗岩类、浅粒岩→片麻岩类→角闪岩。      

基于断裂及高温损伤的岩石蠕变模型研究

为了反映热-力耦合作用下岩石蠕变变形的全过程,依据断裂力学原理提出了岩石裂纹扩展的临界损伤应力和一个新的可描述岩石在稳态蠕变阶段与临界损伤应力相关的非线性黏性分量,在传统西原模型和Burgers模型的基础上,将指数形式的损伤变量、临界损伤应力以及与其有关的非线性黏性分量引入到流变微分方程,通过叠加原理推导了考虑温度效应的单轴和三轴压缩条件下岩石的流变本构关系,建立了岩石的热-力耦合损伤蠕变本构模型。利用不同温度、不同应力条件下花岗岩的三轴蠕变试验曲线和本文蠕变模型的计算曲线进行比较,结果表明本文蠕变模型能够较好地模拟岩石在初始瞬态、稳态和加速蠕变阶段全过程的变形规律,验证了所建模型的有效性和合理性。该模型为分析高温、高应力环境下岩石工程的长期变形和稳定情况提供了理论依据。     

基于Mindlin解的压力型锚杆锚固段的受力分析

假设锚杆为与周围介质相同的材料,视锚杆作用的岩土体为弹性半空间位移体;基于Mindlin位移解,求出集中力作用下周围岩土体沿锚固体的轴向位移;根据压力型锚杆锚固段的受力状态,计算锚固体在轴向荷载作用下压缩变形,利用锚固体与周围岩土体变形协调假定,推导出锚固段轴向应力和剪应力分布的理论解。经过与已有现场试验实测数据对比分析,验证了理论解的可行性,并在此基础上讨论了相关岩土参数对锚固段轴向应力和剪应力的影响。锚杆现场试验和理论分析结果表明:压力型锚杆的锚固段所受轴向应力和剪应力与锚固力成正比;压力型锚杆的锚固段所受剪应力的分布形式受周围岩土体弹模、泊松比以及锚固体与周围岩土体界面的内摩擦角等因素的影响。其中周围岩土体的弹模影响最大。     

分形几何在岩土力学研究中的过去、现在与未来

首先简略地介绍了分形几何理论及其方法。从岩土材料结构的定量描述、流体在岩土体中的渗流问题、岩土材料强度的分形模型和分形空间的力学特征四个方面叙述了分形理论在岩土力学研究中取得的成果及应用。指出只有将岩土力学系统在欧氏空间的各种基本变量、原理和方法向分形空间推广和拓展,才能产生对岩土材料非线性力学行为的新认识,这也是分形理论在岩土力学研究中进一步深化的基础。     

高黏性铝土矿放矿流动性试验与微观力学研究

根据中铝洛阳铝矿实际情况,结合放矿力学理论、室内相似试验和离散元数值模拟技术,从宏观和微观两方面深入地研究了矿仓放矿机制以及影响矿石流动性的主要因素。颗粒流数值模拟再现了放矿过程中矿石颗粒间以及颗粒与仓壁间相互作用力的动态变化过程。根据研究结果,设计了一种全新的仓内悬垂式振动助流器,并进行了现场试验,取得了很好的助流效果。它不但很好地改善了矿石流动性,解决了困扰洛阳铝矿几十年的矿仓堵塞、卡斗、起拱问题,优化了矿石和仓壁间的力学关系,减小了仓壁所受的动态接触压力,而且也大幅提高了矿仓放矿效率及生产安全系数,降低了工人的劳动强度。     

桩土接触面单元参数分析

桩的抗拔特性与接触面的特性密切相关，正确选定接触面的力学参数对于分析桩的抗拔机理有重要意义。根据桩土接触面点面接触模型和库仑摩擦变形原理，在10组土－结构（钢、混凝土）剪切摩擦试验分析的基础上，对桩土接触面摩擦参数的取值问题进行了研究，得到了一些结论，对于桩土接触面力学参数正确取值有一定的参考价值。     

葛洲坝红色岩体地质构造特征与岩体强度特性

本文利用岩体力学与地质力学相结合的理论和方法,对葛洲坝红色岩体的地质构造特征与岩体力学特性之间的关系进行了研究,获得了该岩体强度特性及其形成机理。提出了地质构造形迹是构成工程岩体力学问题和形成岩体特性的一个重要因素。本文所采取的研究途径和研究结果,对于岩体工程实践和岩体力学理论研究具有重要意义。     

温度对煤系泥岩力学特征影响的试验研究

利用RMT-150B岩石力学试验系统和GD-65/150高低温环境箱,对经历不同温度后煤系泥岩的力学特性进行试验研究,分析不同温度下煤系泥岩的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量、变形模量以及泊松比受温度的影响。研究结果表明,不同温度下泥岩的力学特性有差异。随温度的升高,其峰值应力、峰值应变有不同程度的降低,其峰值应力从25℃时的9.153 MPa下降到55℃时的8.271 MPa,降幅为9.6%;峰值应变从25℃时的11.002×10-3下降到55℃时的8.249×10-3,降幅达25.0%。弹性模量随温度的升高逐渐减小,变形模量随温度的升高而增大,泊松比随温度的升高逐渐减小,由此得到各参数变量随温度的变化关系。研究成果可为深井高温软岩巷道的围岩控制提供理论基础。     

嫩江组二段底部标志层岩石矿物学特征与成片套损因素新认识

大庆油田嫩江组二段底部与嫩江组一段顶部成片套损严重，从前一直认为泥岩吸水膨胀、蠕变是导致成片套损的主要因素。成片套损位置研究发现，嫩江组二段底部与嫩江组一段顶部成片套损实际集中于嫩江组二段底部标志层内，而嫩江组二段底部标志层岩石矿物学特征综合研究结果表明，其不含遇水膨胀的蒙脱石，且粘土矿物含量也低于其上下相邻岩石，表明其遇水膨胀与蠕变较弱，岩石遇水膨胀与蠕变不会构成成片套损的主要原因。嫩江组二段底部标志层岩石岩心观察描述、镜下鉴定、矿物成分综合测试和岩石强度性质研究发现，嫩江组二段底部标志层泥岩为富含长英质的质地坚硬岩石，含粘土矿物较少，不含蒙脱石，岩石吸水能力差、膨胀与蠕变能力弱；标志层中存在多个化石富集带，化石沿岩石层理分布形成沿层理方向的区域性力学薄弱面；沿化石层层理的抗张强度与抗剪强度远低于其他层位和垂直于层理方向的强度性质。因此，一旦注入水进入嫩江组二段底部标志层，富含化石的岩石沿岩石层理优先发生破坏，并迅速扩展，形成成片套损现象。     

岩体工程质量分级应用研究

岩体质量评价采用的测试技术包括地质勘察、弹性波检测和室内岩石力学试验。结合水布垭水利枢纽大坝建基岩体工程质量评价实例,对岩体工程质量分级的应用进行了研究。