岩石三轴应力试验及其压实效应规律研究

对深部地层5种有代表性的岩石(砂岩、灰岩、白云岩、石膏、花岗片麻岩)应力进行了三轴试验,测得了不同条件下岩石的声波速度、抗压强度和杨氏模量。利用回归分析法,建立了5种岩石的力学性质和声学性质随围压变化的数学模型。研究结果表明,对于同一种岩石,埋藏深度(围压)不同,其力学和声学特性也有很大差别。钻头对岩石的破碎效应除了受岩性的制约外,因埋深而产生的压实效应也对其有重要的影响。     

泥岩压实研究中有机质导致声波时差异常的定量校正方法

高丰度有机质导致的声波时差异常高值不能客观反映地层孔隙度的变化,定量研究有机质对压实曲线的影响才能减小压实研究结果的不确定性。从泥岩压实研究的原理出发,构建考虑干酪根的岩石等效体积模型,提出有机质引起声波时差增量的校正公式;以鄂尔多斯盆地南部镇泾地区为例,讨论压实曲线有机质校正方法的实用性及可靠性。结果表明:烃源岩层段高丰度有机质往往造成压实规律的较大误差,压实研究中应当消除有机质对声波时差的影响;镇泾地区泥岩压实曲线经过校正后,正常压实趋势线斜率减小约30%~55%;长7段底部页岩欠压实幅度显著降低,最大埋深时期的剩余压力约为3~5 MPa,相比于校正前降低5~8 MPa,反映出以往研究可能过高地估计了长7段古超压的幅度;利用校正后声波时差计算的泥岩孔隙度与实测孔隙度吻合性较好,且计算的流体压力与数值模拟结果一致,证实提出的定量校正方法能够有效地消除研究区有机质造成的声波时差异常,可作为鄂尔多斯盆地及其他地区压实研究的借鉴。     

声波时差与岩石岩性参数关系的统计分析研究

物理量之间的关系可能是多元函数的关系。本文用统计分析的方法来研究有效压力P、孔隙度φ、岩石密度ρ_b、渗透率κ对声波时差的影响。在实验室测定18个砂岩样品所得的一系列数据进行统计分析,并对于每一个样品,拟合出声波时差和有效压力的关系式。从这些关系式,可以看出声波时差随有效压力的增大而指数衰减,并且所有的样品均很好地满足这种关系式。对于不同的样品,这些关系式里的系数不同。对所有的样品所测得的岩石岩性参数进行综合,得到了最佳多元函数拟合公式。这个最佳拟合经验关系式描述了有效压力、孔隙度、渗透率和岩石密度对声波时差的综合影响。     

岩石三轴应力试验及其压实效应规律研究

对深部地层5种有代表性的岩石(砂岩、灰岩、白云岩、石膏、花岗片麻岩)应力进行了三轴试验,测得了不同条件下岩石的声波速度、抗压强度和杨氏模量。利用回归分析法,建立了5种岩石的力学性质和声学性质随围压变化的数学模型。研究结果表明,对于同一种岩石,埋藏深度(围压)不同,其力学和声学特性也有很大差别。钻头对岩石的破碎效应除了受岩性的制约外,因埋深而产生的压实效应也对其有重要的影响。     

岩石波速和孔隙度、泥质含量之间的关系研究

在复杂的正旋回砂砾岩储层中,从两口井系统地采集了不同岩性的典型样品,在不同的有效压力及两种状态（气饱和水饱和）下测试了岩石的纵、横波速度。利用咽归分析得出纵、横波速度与孔隙度、泥质含量线性相关。回归公式应用于声波测井资料的结果显示,对于特定的地区,岩石波速和孔隙度、泥质含量关系的具体表达式应从井资料经统计分析得到,没有一个统一的公式适用任何地区。     

利用岩石Kaiser效应对地应力的测试实验

介绍了利用岩石声发射Kaiser效应测试地应力的原理、方法以及测试技术,根据弹性力学理论推导出岩体测点处地应力方程.按6个特殊方向对所取岩样进行制取,并对岩样进行声发射测试,由此结果计算出单向正应力值和3个主应力的大小及方向.其实验研究结果可为工程提供借鉴和参考.     

岩石声波测量装置研究

通过研究声波在岩样内传播的波形规律,了解岩样受到外界压力后的结构特性.描述了以研华数据采集卡和SOC单片机为核心构造的岩石声波测量装置的研究.通过改变激励信号的频率、强度和波形,对岩样进行静态和单轴加载实验,确定了声波测量装置的最佳参数.在此基础上设计了一套便携式岩石声波测量装置,硬件系统主要由ARM处理器,LCD图形显示器,超声波单元等组成.软件系统由信号处理模块,显示模块,监控模块等构成.     

岩石断裂稳定性的尺寸效应

以岩石断裂峰值后曲线为岩石断裂稳定性研究内容,提出了裂纹扩展本构曲线的概念和判断岩石断裂稳定性的方法．并根据能量守恒原理,提出了裂纹-弹性体组成岩石断裂试件的简单模型和判断断裂稳定性的定量计算公式,例举并讨论了由这一模型确定岩石断裂曲线的方法及影响峰值后曲线形状的尺寸效应．     

岩石单轴压缩Kaiser效应的试验研究

岩石材料在压缩过程中能量释放将产生大量的声发射现象。本文基于Kaiser效应理论及Kaiser点的确定方法,运用单轴压缩试验研究分析了岩石试件的Kaiser效应,结果表明：当岩石压应力达到或超过先期加载应力水平时,将首次出现大量的声发射事件,此处应力水平点即为Kaiser点,采用声发射确定的Kaiser效应点应力值比真实值大8%-8.7%。这表明,Kaiser效应法是一种简单、直观、经济的地应力测定方法。     

原位声波测试法在岩体力学性质研究中的应用

利用原位声波测试法对新集一矿F10断层岩体力学性质进行了测试.根据测试结果,得出F10断层两盘有7.5 m的岩体力学性质较差的地段,且断层上盘较下盘差,对应的岩体动弹模量、体积模量、剪切模量都比较小.研究表明生产实际中可以通过原位声波测试获得工程建设所需的各种物理力学参数.     

温度作用对石灰岩的热学与力学性能影响

温度作用对石灰岩性能的影响在液化天然气储存、核工程建设、地下煤气及地热资源开发等工程中均有涉及,为了研究石灰岩在不同温度环境下的热学及力学性能,通过自主研发的力-温度同步施加试验装置,对石灰岩进行了从常温至高温300℃以及从常温至低温-165℃的变温加载耦合试验。通过原位补偿方法,将温度与力引起的应变输出分离,进而得到石灰岩的线膨胀系数(CLTE)及其随温度的变化规律。通过加载试验,建立不同温度下的应力-应变关系曲线,进而得到石灰岩的弹性模量随温度的变化规律。试验结果表明:温度从0℃降温到-165℃时,石灰岩的线膨胀系数平均下降了86%,弹性模量下降了10%。当温度为30～300℃时,石灰岩的线膨胀系数平均提高了58%,弹性模量则增加了60%。     

泥质板岩改良土击实试验影响因素分析

击实试验结果准确与否直接影响到试验结果的准确性与工程质量.通过开展泥质板岩改良土的大量室内试验,将石灰、水泥按不同比例与不同含水率的泥质板岩拌和均匀,在不同击实条件下进行击实试验,确定了最大干密度和最佳含水率;并基于此研究了不同击实标准、不同外掺剂及掺灰量、水泥加水拌和延迟制样时间对击实试验结果中最大干密度和最佳含水率的影响.试验结果可为客运专线的设计与施工提供一定参考.     

考虑波动效应的碰撞恢复系数研究

借助于杆的纵向碰撞及横向碰撞的波动解析解，得到了考虑波动效应的碰撞恢复系数的表达式，分析了波动现象对恢复系数的影响程度；考察了影响碰撞恢复系数的因素，探讨了碰撞恢复系数的新定义。     

岩体工程中三维变弹模光弹性应力计算问题

根据光弹性实验原理,本文提出了岩体工程中变弹模光弹性实验的主要计算公式。同时还对变弹模三维光弹性应力计算问题进行了讨论。本文对于非均质岩体工程的变弹模光弹性实验计算有着一定的参考意义。     

钢纤维混凝土薄板中弹性模量增强系数的边界效应

讨论了钢纤维混凝土薄板中弹性模量增强系数的边界效应.应用几何概率方法给出了弹性模量增强系数的积分公式，并用高斯积分法获得了相应的数值解.最后给出了一些计算结果.     

高温后花岗岩密度及波动特性的试验研究

测试了25块花岗岩试件在经历不同高温前后的密度、纵波波速等物理特性常数，并由测得的纵波波速间接计算出花岗岩的弹性模量，同时应用力学的常规压缩方法直接测试计算了岩石的弹性模量，分析了经历不同高温后花岗岩密度、纵波波速和弹性模量的变化情况．测试结果表明，经历高温后花岗岩的密度和纵波波速等物理特性常数与常温相比均有不同程度的减小，而且随加热温度的升高，减小的幅度增大，但是纵波波速的变化幅度要比密度的变化幅度大得多；根据物理特性常数计算的弹性模量的变化幅度要远大于根据力学常规压缩方法测试计算的弹性模量的变化幅度，这说明经历高温后岩石物理性质(纵波波速等)的变化比力学性质的变化更剧烈．     

南通地区挤密效应对预制静压桩承载力的影响

针对南通地区以砂性土为主的地质条件,通过实例,采用静荷载试验方法探讨了群桩施工后,砂土的挤密效应以及桩间距对预制静压单桩承载力的影响,结果表明：群桩施工后,挤密作用提高了砂性土的强度,增加了桩与土地之间的摩擦力,从而有效提高了单桩的承载力,而且在一定范围内桩间距越小,挤密效应越明显.     

沉管干振碎石桩对土层的挤密效应

探讨了沉管干振碎石桩对土层的加固效应,通过在不同土质条件中对不同充盈系数的碎石桩在成桩过程中的孔压、侧向位移的量测以及碎石桩处理后对桩间土进行的标准贯入试验和瞬态瑞利波的检测,经过分析认为：碎石桩的地基处理效果与土层性质关系很大,在粉土层中碎石桩处理效果明显,在粘性土中碎石桩处理后土体强度提高不大;充盈系数大的碎石桩对桩周土挤压明显;围压也是影响碎石桩处理效果的一个重要因素,因此在碎石桩地基处理中应综合考虑各种因素,以获得最佳的技术和经济效益。     

南通地区挤密效应对预制静压桩承载力的影响

针对南通地区以砂性土为主的地质条件,通过实例,采用静荷载试验方法探讨了群桩施工后,砂土的挤密效应以及桩间距对预制静压单桩承载力的影响,结果表明:群桩施工后,挤密作用提高了砂性土的强度,增加了桩与土地之间的摩擦力,从而有效提高了单桩的承载力,而且在一定范围内桩间距越小,挤密效应越明显.