尾矿坝变形细观力学机理的颗粒流数值模拟

以新建四川省盐源县平川铁矿黄草坪尾矿库为工程背景,通过堆坝模型试验与室内土工试验,获得尾矿坝干滩面几何特征、颗粒分布规律及尾矿力学性质。基于离散元理论,采用PFC2D数值模拟软件进行双轴试验,与土工试验结果对比,得到尾矿细观力学参数,并分析尾矿坝颗粒接触力分布、颗粒位移与坝体结构变形特征。结果显示:1)初期坝中颗粒间接触力较大,形成的力链大致呈45°倾斜向上;坝体尾矿颗粒接触力随着埋深的增加而增大,在基岩凸起处接触力较大且集中。2)初期坝颗粒位移不明显,堆积坝少数尾矿颗粒沿坡面向下滚动,具有较大位移;尾矿堆积坝存在较为典型的滑移面,滑移面上部区域颗粒位移较大。3)初期坝结构变化不明显,尾矿堆积坝中靠近初期坝内坡面附近结构变形显著。     

考虑层理、加载速率与尺寸效应的页岩裂纹扩展机理试验研究

分析裂纹扩展演化机理是认识井壁坍塌失稳的关键,尤其是层理和脆性特征显著的页岩地层,伴有节理与微裂隙发育,研究其裂纹扩展演化机制对于确定钻井导向、钻速及井眼尺寸更显重要。为此利用材料试验机开展了考虑层理倾角、加载速率与试件尺寸的页岩裂纹扩展演化试验研究。结果表明页岩层理平行于载荷时,裂纹沿层理呈张性破坏。层理倾角由0°~30°时,裂纹扩展形态由张性破坏向剪切破坏转变;当层理与轴向应力呈30°倾角时,剪切破坏最为明显,裂纹的平均扩展速率最大,且抗压强度最小;层理倾角由30°~90°时,裂纹由剪切破坏;逐渐转向张性破坏,当层理与轴向载荷垂直时,试件裂纹切割层理片层发生张性破坏。随加载率的增加,页岩峰值应力增大,裂纹长度逐渐减小,但加载速率越小,破坏后的页岩越为碎裂;在侧向尺寸不变的条件下,试件高度越大,越呈现张性破坏,主裂纹越长,且破碎后的页岩越呈现片状。     

洪水工况下尾矿库浸润线变化规律及稳定性分析

秧田箐尾矿库为铜厂铜矿规划新建的尾矿库。在规划设计期间,利用室内堆坝模型试验,演绎尾矿库堆坝过程的同时,研究了该尾矿库堆积到设计总坝高约2/3的高度(120m)时,在洪水工况和正常工况下坝体浸润线的变化规律。并以试验数据为基础,采用Slide5.0软件对尾矿坝在这一高度下的稳定性进行了计算,获得了尾矿坝在不同工况下的稳定性结果,为后期继续进行试验和未来矿山安全生产服务。结果显示,坝体在正常状态下稳定系数满足规范要求,但洪水状态下稳定系数小于国家规范值,需要对原始初步设计进行调整或采取其他措施,确保尾矿库安全。     

尾矿粗细颗粒分层结构体的力学特性分析

利用室内三轴试验和直接剪切试验,研究尾矿粗细颗粒分层结构体的力学特性,包括尾矿粗细颗粒2层结构和3层结构,同时考虑分层厚度变化的影响。三轴试验结果显示：分层结构体的内聚力一般比单一粗粒尾矿和细粒尾矿的低,内摩擦角介于单一细粒尾矿和粗粒尾矿的之间;在2层结构中,试件的内聚力随着粗粒尾矿层厚度的增加而减小,内摩擦角随着粗粒尾矿层厚度的增加而增大;在3层结构中,粗粒尾矿作夹层时,结构体的内聚力随着夹层厚度的增加而显著减小,以细粒尾矿作夹层时,结构体的内摩擦角随着夹层厚度的增加而减小。直接剪切试验结果显示：分层结     

基于能量守恒定律对西原模型的改进与验证

在油气钻井工程中,由岩石蠕变引起的井眼缩径或井壁坍塌时有发生,本文基于能量守恒定律分析岩石蠕变的3个阶段,阐述传统的蠕变模型难以研究岩石加速蠕变阶段的原因。为此,在西原模型的基础上串联了一个绕组元件,建立改进西原模型及相应的本构方程。根据油气开发过程中所钻遇地层部分岩心的蠕变实验数据,对建立的改进西原模型进行验证,表明该模型能够很好地反映出岩石的蠕变特性,尤其是在岩石所受荷载大于长期强度的情况下,对凸显岩石加速蠕变阶段效果明显。该改进西原模型的提出可为进一步揭示岩石蠕变的客观规律提供理论依据。     

针对石油工程本科实验教学的改革措施

实验教学是建立在理论学习基础之上,强化理论知识、实现理论与实践相结合的重要环节.对于工科专业的学生来说实验教学的重要性更为突出.它有利于培养学生的实践能力和创新能力,帮助学生建立工程意识,为今后走上工作岗位做好铺垫.随着世界经济形势的变化发展,各大石油公司对石油工程人才素质的需求也越来越来高.这就要求学生除了有夯实的理论基础,还要具备一定的实践和创新能力.该文详细阐述了西南石油大学石油工程实验中心就新形势下石油工程本科实验教学方式方法的改革措施.     

基于声波信号预测Kaiser应力点的水平地应力

声发射实验测试地应力方法需从地层原位取得的全尺寸岩样上钻取4个小尺寸岩芯,分别进行加载实验下的声发射测定.该方法将造成地层岩样损失,地应力评价成本较高.为此,根据岩石声学性质与力学特性具有较好的相关性特征,基于大量岩石试件的声波时差实验数据和加载条件下的声发射实验数据,构建声波时差与岩样Kaiser应力点的关系模型,并...     

井周煤层气渗流及恒压下煤岩力学特性试验

利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置,进行0.5和1.0 MPa煤层气渗流压力、0.5和1.0 MPa煤层气恒定压力条件下原煤样全应力-应变过程三轴压缩试验,研究井周煤层气渗流特征及煤层气渗流与恒压对煤岩力学性质的影响。结果表明:煤岩渗透系数和煤层气流量随轴向应变增加先降低,在屈服点减小到最低点后逐渐增大,最后趋于稳定;煤层气恒压下的煤岩三轴抗压强度、屈服强度、弹性模量显著低于相应煤层气渗流压力下的值;恒定煤层气压力越大,煤岩三轴抗压强度、屈服强度和弹性模量越小;煤层气渗流压力越大,煤岩三轴抗压强度、屈服强度、弹性模量越小;研究结果可为煤层气欠平衡钻井压力控制、固井及储层改造等设计与施工提供技术支持。     

页岩层理与含水率对声波传播影响的实验研究

岩石声学特性研究是开展测井岩石力学及储层性质评价的基础工作,而页岩的声波特性受层理及水化程度影响尤为突出。为此,对层理性页岩在不同含水率条件下进行了超声波透射实验,以研究声波的传播速度及能量衰减特征。研究认为,层理倾角越大,纵、横波速度及纵横波速度比越低,而纵、横波衰减系数越高。另外,纵波速度随含水率的增加先减小后增大,纵波衰减系数反之;横波速度在含水率较低时有所减少,含水率较高时基本不变,而横波衰减系数与含水率的关系并不显著。对比分析归一化结果可知,层理倾角对纵、横波速度的影响皆大于含水率的影响。