盐水浸泡作用下石膏夹层力学性能压痕试验

为研究层状盐岩储气库水溶造腔过程中,石膏夹层在一定温度盐水浸泡下力学性能的变化,同时考虑到石膏夹层试件的宝贵,对尺寸为30 mm×30 mm×30 mm的小石膏试件进行了压痕试验。压痕试验前,干试件置于20℃、50℃、80℃的恒温箱中,浸泡试件分别浸泡在三种温度下的纯水、半饱和氯化钠溶液及饱和氯化钠溶液中。试验结果显示,压痕试验所得参数能够反映石膏夹层的力学性能;盐水或者水的浸泡能弱化石膏夹层的力学性能,使其强度降低,变形能力增大;这种弱化作用是水、溶液中离子及温度三种因素共同作用的结果,温度越高弱化作用越明显,不同盐水浓度时半饱和盐水的弱化作用最强;三种因素中,水对石膏夹层力学性能的弱化作用最强。     

含软弱夹层的强风化泥岩强度及破坏模式试验研究

为研究软弱夹层对边坡失稳的影响,对含软弱夹层的岩体强度及破坏模式进行了理论和试验研究.采用某边坡钻孔芯样分别制备强风化泥岩、泥化夹层、含软弱夹层泥岩3种三轴试样,并进行三轴固结不排水剪试验.结合理论分析,对强风化泥岩、泥化夹层、含软弱夹层泥岩的强度和破坏模式进行了研究,揭示软弱夹层倾角、围压对试样强度和破坏模式的影响规律.结果表明:强风化泥岩、泥化夹层的应力应变曲线分别为应变软化型和应变硬化型;含软弱夹层的试样破坏时存在一个临界倾角范围,当软弱夹层的夹角在该范围内时破坏面发生在软弱夹层中,当夹角在该范围外时试样发生整体剪切破坏;围压超过0.4 MPa后,对含软弱夹层试样的破坏模式基本无影响.     

常温下不同浓度盐溶液中石膏细观结构衍化研究

为了研究层状盐岩矿床水溶开采及其中油气储库建造过程中、盐溶液对石膏夹层溶蚀破坏的影响,以及了解不同浓度盐溶液作用下石膏的细观结构变化,本文使用扫描电子显微镜(SEM),对常温下不同浓度盐溶液溶浸作用下的石膏试件进行了细观结构衍化及其特征分析。研究发现:在不同浓度盐溶液中,由于晶体溶浸水化、吸水膨胀以及饱和溶液中晶体析出等作用影响,石膏晶体结构与尺寸会发生不同程度的变化。在不同浓度盐溶液中石膏晶体细观结构的变化,严重影响石膏夹层的物理力学特性,开展不同环境(温度、浓度、压力等)条件下石膏及相关盐岩夹层物理力学特性研究有重要理论意义与应用价值。     

盐穴储气库夹层力学简化模型研究

笔者针对盐穴储气库溶腔夹层的受力与破坏特征,运用应用梁的弯曲理论,建立了夹层简化力学模型,并应用该模型进行了求解,得到了夹层剖面内弯曲剪应力和弯曲正应力分量的分布规律,计算结果与应用小挠度薄板弯曲理论计算结果基本一致。但应用本文所建简化力学模型求解时,不依赖于夹层弹性模量和泊松比。研究成果为盐穴储气库溶腔夹层的力学分析提供了一种简单有效的计算方法,方便现场应用。     

双重介质固气耦合模型及含夹层盐穴储气库渗漏研究

提出孔隙裂隙双重介质固气耦合理论;将夹层视为多孔连续介质,层间结构面视为裂隙介质,在建立双重介质固气耦合微分控制方程的基础上,提出双重介质固气耦合模型的求解策略并开发三维有限元计算程序;对含夹层盐穴储气库的天然气渗漏规律进行数值研究.研究结果表明:夹层、层间裂隙区为应力降低区,透气性远比岩盐体的强;在内压p=8 MPa时,在2 a的运行时间里,仅在距库壁125 m处夹层和层间裂隙内出现0.2 MPa的气压,气体渗漏率先增加后减小,最终保持平稳,表明在含夹层的岩盐矿床内建造地下储气库是可行的.     

饱和卤水对察尔汗地区盐岩力学性质影响研究

为了探求饱和卤水对察尔汗地区盐岩力学特性的影响,以该地区发育的盐岩为研究对象,通过采用分层饱和法、锯式干磨法对野外采集得到的盐岩样进行加工,对加工完成的盐岩进行单轴压缩法试验。结果表明:天然状态条件下盐岩单轴抗压强度为4. 2～7. 9 MPa,属于软岩。使用当地的原位卤水饱和作用后,不含泥质夹层盐岩的软化系数为0. 59～0. 7,含泥质夹层的盐岩软化系数为0. 38～0. 67;综合分析卤水饱和状态对盐岩的力学特性影响认为,卤水主要通过溶解盐岩矿物,导致内部结构发生变化,最终使岩石强度减弱,盐岩软化;饱和卤水对含泥质夹层盐岩的软化影响大于无泥质夹层盐岩。     

南宁盆地软硬水平互层泥岩强度特性分析

为研究软硬水平互层泥岩的基本物理力学性质、强度特性,选取南宁盆地某典型泥岩层,通过建立水平互层泥岩模型,进行了物理力学试验、单轴抗压强度试验、三轴剪切试验、天然状态下岩石抗剪断强度试验以及现场标准贯入试验研究,着重考察了互层泥岩强度变化规律与物理力学特性的影响因素,结果表明:①互层泥岩强度低,强度变异大,天然状态下的单轴抗压强度为1.0～7.0 MPa,饱和单轴抗压强度为0.4～1.3 MPa。岩石在长期浸泡下,强度将折减约75%。②岩相变化大,裂隙发育,具有吸水膨胀失水收缩,并极易软化,水稳定性极差。③抗扰动性能差,无法准确划分风化带,具有较高的超固结特性。     

沥青路面加铺结构中土工布夹层黏结失效时温特性

针对含土工布夹层的双层沥青混合料试件进行直剪试验,以层间抗剪强度为指标,通过方差分析和多重比较分析了温度和加载速率对土工布夹层黏结失效的影响作用,建立了含土工布夹层试件的层间抗剪强度与温度、加载速率的数学关系,基于时间-温度等效原理确定了层间抗剪强度sigmodial主曲线,并对其时温等效特性进行了验证.结果表明:含土工布夹层试件层间抗剪强度受温度和加载速率显著影响,随温度升高或加载速率下降其值逐渐降低;指数模型对层间抗剪强度拟合效果良好,模型预估值与试验测试值基本吻合.sigmodial主曲线在更宽加载速率范围内表征了层间抗剪强度的变化趋势,黏层油蠕变柔量与层间抗剪强度两力学参量的移位因子一致性验证了土工布夹层黏结失效具有时温等效特性.     

含夹层盐岩椭球储气库极限压力

地下盐岩储气库在调峰和保障供气安全上具有不可替代的作用,确定合理的储气库极限压力具有重要意义。针对盐岩椭球储气库极限压力问题,以某地下盐岩储气库为工程背景,基于Mohr-Coulomb抗剪破坏准则、上限和下限压力判定准则,以大型商业有限元软件ABAQUS为平台,对不同椭球储气库腔体形状尺寸的极限压力问题进行数值模拟研究,探讨盐岩夹层黏聚力和抗拉强度变化对椭球储气库极限压力的影响。结果表明:随着椭球形腔体长短轴之比减小,储气库上限压力随之增大,而下限压力由于采用的本构模型不同,无显著变化规律。当夹层黏聚力和抗拉强度变化时,同一储气库极限压力基本不变。在上限压力作用下不同储气库的塑性破坏区域发生在腔体顶部盐岩层;而下限压力作用下,夹层破坏区域基本不变,夹层的存在对椭球储气库极限压力影响不明显。     

层间非均质含天然气水合物沉积物力学性质数值模拟研究

为探究含天然气水合物夹层的砂岩储层的力学性质及剪切破坏机理,采用离散元法制备含天然气水合物夹层的砂岩储层试样,进行了一系列双轴剪切试验。研究结果表明：当天然气水合物夹层的饱和度低于15%,且夹层厚度小于1/5时,砂岩储层整体强度降低;当水合物夹层的饱和度超过35%,含水合物夹层厚度超过1/2时,水合物夹层才能增强整个试样的强度。含水合物夹层的失效形式与上覆层和下伏层的失效形式不同,含水合物夹层的破坏主要归因于水合物颗粒与周围颗粒的胶结作用的破坏。