裂隙网络岩体三维渗流场与应力场耦合分析

从岩体裂隙网络渗流的特点出发,以岩体裂隙网络渗流与岩体应力相互影响,相互作用的耦合机理为基础,同时考虑裂隙网络渗流对裂隙壁施加的法向渗透压力和切向拖曳力,提出了裂隙网络岩体三维渗流场与应力场耦合分析的数学模型。采用算例检验了该数学模型的有效性和适用性。     

岩体三维主干裂隙网络渗流模型

渗流分析是水电工程中一项重要的研究内容,大坝周转岩体的渗流通道大多为裂隙网络,用连续介质渗流模型难以解决这一问题,针对岩体主干裂隙网络渗流特征,建立了岩体三维主干裂隙风络渗流模型,运用有限元数值方法,结合算例分析了坝基岩体主干裂隙网络渗流问题,理论解与有限元解元解的比较结果表明,岩体三维主干裂隙网络渗流模型及其有限元算法是有效而实用的。     

裂隙岩体核素迁移的稳态时间模型

将裂隙岩体渗流视为裂隙网络流 ,核素仅在岩体裂隙网络流中迁移 ;核素在迁移过程中同时存在吸附和解吸作用 .基于图论和单一裂隙渗流的立方定律 ,建立了裂隙岩体裂隙网络渗流模型 ;在此基础上 ,考虑核素在裂隙网络流中迁移时既被裂隙表面吸附同时又发生解吸 ,建立了裂隙岩体核素迁移的二维稳态平衡和非平衡时间模型     

单裂隙岩体水-力耦合数值分析

随着地下工程的不断发展,诸多地下工程在水-力耦合作用下发生失稳破坏,裂隙岩体水-力耦合一直是国内外学者研究的热点问题。基于单裂隙岩体水-力耦合概念模型,应用离散元程序计算分析裂隙水压强、岩体应力对裂隙渗流场和岩体位移场的影响。计算发现：模型约10 s后达到稳态,节理流体形成从左向右的渗流场,节理入口处流体压强与节理流体压力梯度成正相关;节理岩体位移主要形成从节理入口处向其周边辐射的位移场,节理入口处流体压强与节理岩体位移梯度成正相关;节理岩体水压主要形成从节理中部区域处向其周边辐射的水压场,岩体顶部施加向下应力与节理水压梯度成正相关。研究结果对解决地下工程水-力耦合问题具有一定的科学意义和工程价值。     

柱状节理岩体渗流应力耦合作用特性研究

应用3DEC离散单元法模拟柱状节理岩体应力渗流耦合.分析柱状节理岩体模型耦合算法与非耦合算法计算结果的差异及耦合算法下柱状节理孔应力与流量的变化.采用耦合算法所得最大应力与位移均大于非耦合算法,在耦合算法下,裂隙渗流产生的渗流力改变了应力场的分布,而应力场的变化使得裂隙岩体的渗透系数发生变化,从而导致岩体渗流场的重新分布.计算结果表明孔应力以及流量的变化是一个相互影响的动态过程.研究成果证明了所用方法的合理性,对柱状节理岩体渗流应力耦合作用特性做出了初步的研究与分析.     

岩体离散裂隙网络渗流应力耦合分析

裂隙渗流具有沿裂隙网络做定向移动的特点,用非连续介质方法分析裂隙岩体渗流应力耦合更符合工程实际.本文以人工模拟的随机裂隙网络为对象,应用离散裂隙网络模型和节理单元模型,以裂隙开度变化为纽带,同时考虑渗透静水压力和动水压力的影响,研究水位变化条件下裂隙岩体渗流应力耦合特性.算例表明,考虑耦合作用时,岩体内部结点水头、结点应力和岩体渗流量会发生相应改变.岩体中水头大的裂隙段,耦合作用更加明显.在高坝工程岩体渗流分析和岩体稳定评价计算中,应当考虑渗流应力的耦合作用.     

渗透动水压力作用下裂隙岩体渗流与应力耦合分析

针对裂隙岩体的渗透水压力使岩体应力产生非常大变化,同时应力变化也影响裂隙岩体渗透性。考虑岩体渗流和应力耦合分析是研究地下水活动规律的首要问题。当岩体以裂隙为主,且其分布较密集时,可将岩体系统看作等效连续多相介质体系。运用等效连续介质理论,建立了等效连续岩体渗流与应力耦合分析的数学模型,充分考虑了渗透水压力和裂隙的存在对岩体应力及孔隙裂隙水压力变化产生的影响。给出了渗流场与应力场耦合分析的工程算例。     

坝区裂隙岩体渗流场与应力场耦合分析

分析了裂隙岩体渗流场与应力场相互作用的实质,提出了渗流的渗透体积力、渗透压力以及对应力场的影响机理;采用有限元数值模拟的方法计算出渗流场影响下的应力场分布、应力场影响下的渗流场分布以及应力场和渗流场各自非耦合分布.以工程实例说明:在渗流作用力的影响下,坝基的各应力分量都增大,对坝基的稳定造成了不利影响.     

裂隙煤岩体的流固耦合精细模型

将裂隙煤岩体视为裂隙-孔隙双重介质,以满足某种概率分布的主干裂隙网络描述煤岩体裂隙的分布;将主干裂隙间包含低序次裂隙的基质煤(岩)块视为各向同性孔隙介质,建立裂隙煤岩体的流固耦合精细模型.对不同介质分别进行渗流-应力耦合分析,在应力计算时采用等厚度节理单元进行模拟,在渗流计算时,采用节理单元的中面坐标将节理单元转换为线单元进行模拟的数值技术,解决2类介质耦合求解时存在不同介质间流体的交换问题.研究结果表明:裂隙煤岩体流固耦合的数值实验结果反映了裂隙煤岩体渗流的各向异性,孔隙渗流滞后裂隙渗流现象,体现了煤岩体贯通主干裂隙网络对渗流场分布起控制作用;数值实验结果较真实地模拟了煤岩体应力分布的复杂性,体现了孔隙单元的有效体积应力和裂隙单元的有效法向应力随渗流发展的时效演化规律.     

石砭峪岩体裂隙非连续介质渗流对岩体强度的影响

利用非连续介质裂网络渗流数值分析方法结合工程地质勘察方法,对石砭峪供水洞进行裂隙网络渗流分析。在求知渗流量后,确定出渗透压力;在考虑渗透压力作用下,建立了对供水洞岩体变形性影响的数值计算模型。该项研究可用于实际工程岩体的稳定性评价,对工程施工具有指导意义。     

断裂韧性数据研究

依据试验数据采用统计研究方法对A|3|钢焊接接头的脆—韧转变区间的饱和启裂COD值δ_(?)进行了概率特性分析。发现所有类试件的δ_(?)值的概率密度函数均为三参数威布尔分布。试验结果为有关焊接结构的可靠性评定提供了理论基础和统计数据。     

储层裂缝的研究和分析方法

在野外实地观察分析的基础上，对天然裂缝的识别标志、观察和测量方法及所得数据的整理和分析进行了仔细的研究，根据数理统计和构造解析的有关理论，并结合有关的研究成果，较为系统、合理地设置和描述了裂缝系统的有关参量，给出了对裂缝进行观察、测量及分析方法，从本文方法得到的裂缝数据可以获得裂缝的优势方位、裂缝密度、连通及贯穿程度以及渗透性等信息，为油藏裂缝的定量评价作准备。     

基于断裂力学的诱导裂缝性井漏控制机理分析

诱导裂缝性井漏是钻井过程中常见的井漏类型,控制此类漏失的关键是阻止裂缝的延伸。应用岩石断裂力学的理论与方法,揭示了钻井液堵漏阻止诱导裂缝延伸的作用机理。分析了堵漏后裂缝内压力分布,提出人工隔墙对裂缝壁面的支撑应力应与钻井液的液压相等的新观点;建立了诱导裂缝性漏失堵漏的断裂力学模型,推导了裂缝尖端应力强度因子的计算公式;研究了堵漏材料不同封堵位置形式对阻止诱导裂缝延伸的影响,提出堵漏材料在裂缝入口后较短距离内的封堵为封堵诱导裂缝的最佳位置形式,堵漏评价装置必须能反映这种封堵形式;给出了堵漏阻止诱导裂缝延伸的必要条件,即裂缝尖端部分流体压力必须低于水平最小主应力,增加缝内流动压降或加速缝尖段内流体压力耗散有利于裂缝的阻裂。     

裂缝面及井眼附近的应力分析

从力学角度出发,建立了川西致密气层井眼、裂缝面及地层的有限元模型,应用ANSYS软件仿真模拟了裂缝面与水平面夹角的变化引起裂缝面上及井眼附近的应力变化。重点研究了水平裂缝面上及井眼附近的主应力和等效应力的应力等值线变化规律。随着地层裂缝倾角的增加,裂缝面上井眼附近的最大等效应力逐渐转移到井眼椭圆截面的短轴两端附近。研究结果对进一步研究井眼稳定、井壁崩落方向或裂缝面上的应力敏感性具有指导意义。     

金属基复合材料断裂应变研究

针对与增强体相关的微裂纹萌生机制，文章根据ＭｃＣｌｉｎｔｏｃｋ柱状空穴演化方程，得到了一个非连续体增强金属基复合材料断裂应变的预报方程，通过对ＳｉＣｐ／Ａｌ、ＳｉＣｐ／２０２４Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３ｐ／２０２４Ａｌ、ＳｉＣｐ／７０７５Ａｌ等复合材料单轴拉伸条件下实际断裂应变的测定，发现预报值与文章和文献中的实测值有良好的一致性。     

埋地输油管道的断裂失效概率评估

利用Monte Carlo模拟方法编制了断裂失效概率的计算程序 ,并对某输油管道进行了实例计算。计算结果表明 ,R6通用曲线、R6附录 8的C Mn曲线、CVDA 84压力容器缺陷评定规范和KI 因子等 4种断裂判据在服役初期的差别微小 ,但在服役后期 ,它们之间的差别增大。在所有的参数中 ,初始裂纹深度、断裂韧性、流变应力和管道壁厚等参数对管道断裂失效概率的影响最大 ,选定的概率分布类型对失效概率的计算结果也有影响。利用水压试验方法可以明显地降低管道在运行时的断裂失效概率。     

埋地输油管道的断裂失效概率评估

利用Monte-Carlo模拟方法编制了断裂失效概率的计算程序,并对某输油管道进行了实例计算。计算结果表明,R6通用曲线、R6附录8的C－Mn曲线、CVDA－84压力容器缺陷评定规范和K1因子等4种断裂判据在服役初期的差别微小,但在服役后期,它们之间的差别增大。在所有的参数,初始裂纹深度、断裂韧性、流变应力和管道壁厚等参数对管道断裂失效概率的影响最大,选定的概率分布类型对失效概率的计算结果也有影响。利用水压试验方法可以明显地降低管道在运行时的断裂失效概率。     

随机断裂网络的Monte-Carlo模拟研究

地质体中广泛存在着裂隙,它们是地质体中气液介质主要贮存的空间和运移通道.然而,极大部分断裂的分布具有不确定性.在对随机断裂分布基本参数研究的基础上,提出用非平稳态随机过程模拟断裂间隔.通过统计窗中断裂的量测,构造一个随机断裂网络Monte-Carlo模型.这一仿真技术为探索断裂在地质体中的分布,研究气液在地壳中赋存和运移提供了新的途径和方法     

等离子喷涂层的断裂力学性能测试研究

应用单边缺口三点弯曲(SEN)、双悬臂梁法(DCB)和短棒法(SB)三种测试技术研究等离子喷涂ZrO_2陶瓷和WC-Co金属陶瓷涂层的临界应变能释放率G_(IC),测定了各方法的柔度标定试验计算公式,得出WC-Co类涂层G_(IC)高于ZrO_2类,内聚型(Cohesive)断裂的G_(IC)高于粘着型(Adhesive)断裂的G_(IC),粉末粒度细、涂层孔隙度低、裂纹少的涂层均使G_(IC)提高,显示G_(IC)对涂层显微结构特征变化较常用的拉伸粘着强度试验法敏感。认为DCB法和SB法有较为严格的理论基础,SB法测定简单易行,数据集中,能敏感地反映断裂类型的特征;DCB法可于一根试样测出多个G_(IC)值,有利于对涂层性能进行统计可靠性评价。涂层断裂力学研究可为选择粉末、优化涂层工艺和指导涂层设计提供主要依据。     

切缝尺寸对大理岩动态断裂韧度的影响

切缝尺寸对能否测得有效的岩石动态断裂韧度是一个关键的因素。本文从宏观上探讨了切缝尺寸对大理岩动态断裂韧度的影响 ,并用分形理论从微观上对其进行定量研究 ,获得了满意的结论。图 4,表 1 ,参 4。