基于BP神经网络的岩土胶结材料速率敏感效应预测研究     

旷杜敏  龙志林  周益春  闫超萍  陈佳敏 《岩土力学》2019,(Z1):390-399

为建立针对岩土类胶结材料的微观特征-加载速率-宏观响应之间的对应关系,基于离散单元法,通过施加平行胶结模型模拟胶结材料物理力学特征,并进行不同微观参数(胶结数目、胶结黏聚力、胶结杨氏模量、胶结内摩擦角、孔隙比)以及不同加载速率(1、0.1、0.01、0.002 mm/min)条件下的三轴不排水数值试验。以残余强度、峰值强度及其对应的轴向应变3个参量为基础,探讨不同微观参数条件下的加载速率效应特征。在数值试验结果基础上,采用BP神经网络算法建立胶结材料率效应预测的智能模型。研究结果表明,(1)胶结材料具有显著的速率敏感性特征,其峰值强度随加载速率的增加显著增加,呈半对数线性相关,但其残余强度以及峰值强度处的轴向应变对加载速率敏感性较弱;(2)胶结材料对加载速率敏性的特征主要由其内部胶结破碎引起,剪切全过程中单位应变内的平均胶结破碎率变化趋势与偏应力变化趋势一致,随着加载速率的增加,其内部平均胶结破碎率呈现增加趋势;(3)所建立的BP神经网络模型充分考虑了微观参数以及加载速率对宏观特性的影响,能较好地反映胶结材料对加载速率敏感效应特征,相对误差在10%左右。  相似文献   

煤层气井井斜角对隔水层界面胶结强度影响试验     

顾军  李林蔚  孙德兴 《煤田地质与勘探》2019,47(3):208-216

为了控制煤层气井开采过程中的水窜问题,采用自主设计的试验装置对沁水盆地晋城地区煤层气样品进行模拟试验,获得了井斜角分别为0°、30°、60°、90°条件下隔水层界面胶结强度试验数据,分析了井斜角对隔水层界面胶结强度的影响机理。结果表明:隔水层界面胶结强度随井斜角的增大而降低,原因是随着井斜角增大,井壁的泥饼环上部依次变薄,下部依次变厚,井斜角到90°时达到最厚,且随着泥饼的变厚,泥饼成分中黏土矿物的成分逐渐减少,钻屑和重晶石的含量逐渐增多。分析还认为,影响隔水层界面胶结强度主要因素有黏聚力、泥饼的含水率、颗粒密实程度、颗粒结构和矿物成分。因此,煤层气井型对隔水层界面胶结强度的影响较大,即若采用水平井开采煤层气,可能水窜问题更突出。   相似文献   

含软弱夹层板岩抗剪强度试验及表征方法     

蒲成志  贺桂成  朱忠华 《工程地质学报》2019,27(3):525-531

在微机控制岩石剪切试验机上,针对预裂的含薄层黏土充填结构面板岩试件,进行不同法向应力下的结构面直剪试验,发现:结构面直剪试验中,并不是整个结构面都参与抗剪工作,只有部分结构面发挥抗剪作用,而且发挥抗剪作用的有效摩擦面积随法向应力的增大而增大,但是增大速率逐渐减小。基于整个结构面发挥抗剪作用的假设,获得了结构面表观剪应力-剪位移关系曲线,拟合计算了结构面表观抗剪强度指标;同时基于每次直剪试验中结构面部分区域发挥抗剪作用的假设,获得了结构面有效剪应力-剪位移关系曲线,拟合计算了结构面有效抗剪强度指标。对比两者发现:结构面抗剪强度指标中,内摩擦角与发挥抗剪作用面积的选取无关,黏聚力则受发挥抗剪作用面积选取的影响;基于结构面有效摩擦面积计算得到的有效黏聚力,相比表观黏聚力,提高了95%。本文研究成果对于滑坡工程治理方案的评估与选择具有重要的意义和价值。  相似文献   

锚固节理直剪力学行为的颗粒流数值分析     

何栋梁  杨伟军  林杭  曹日红  成彦惠 《工程地质学报》2019,27(2):302-310

为探究锚固节理在直剪加载作用下的细观力学响应,利用颗粒流数值计算方法建立不同锚固角度下的锚固节理数值模型,并进行不同法向荷载下的直剪试验。之后,通过分析和对比剪切-位移曲线和峰值剪切强度来对锚固节理宏观力学性质进行研究。与此同时,基于微裂纹分布规律,从细观角度揭示了剪切荷载下不同锚固角度的岩石节理面的破坏特征;研究结果显示。（1）不同于非锚固节理,锚固节理的剪切-位移曲线在剪切后期呈现出一定的增长趋势,且粗糙度不同曲线变化特征存在一定的差异。（2）不同锚固角度下,锚固节理的破坏模式存在着较为明显的差异。当锚固角为90°时,锚固节理模型的破坏主要集中于锚杆与上下节理面接触位置,且破坏主要为挤压式破坏。随着锚固角度的减小,接触位置的破碎区域不断减小,节理破坏主要表现为沿着锚杆的轴向拉伸变形破坏及内部的拉伸破坏。（3）锚固角度的变化对锚固节理的抗强度的影响程度与节理面的粗糙度存在一定关联。具体而言,较为平直节理抗剪强度随着锚固角度的增大,增长趋势明显,而粗糙节理面随着锚固角度的增大峰值抗剪强度的变化趋势相对较为平缓。  相似文献   

金川二矿区大体积充填体变形的三维数值模拟     

马凤山  卢蓉  郭捷  邹龙  寇永渊 《工程地质学报》2019,27(1):14-20

充填法采矿是维护矿山稳定、控制地压变化以及限制围岩变形的最有效的手段方法,这种方法被大量地应用于金属矿山的开采工程当中。充填体作为矿体采出后的替代物,充入地下采空区后经过相变-固结-承压-提供反力-与围岩相互作用等阶段,与上覆岩层、下部矿体以及周围围岩形成了一个共同抵抗外部压力又相互作用的系统。这个系统在矿山开采状态下如何维护自身稳定以及相互作用所产生的变形破坏等都是需要进行研究的问题。金川镍矿二矿区已经进行了几十年的充填开采作业,逐渐形成了体积非常巨大的充填体,而进入深部开采工程后,上覆巨大充填体的受力稳定问题直接关系到矿山的安全生产。本文结合金川二矿区开采实际,在精确刻画充填体三维形态特征的基础上,采用数值模拟方法分析了大型充填矿山充填体的力学行为。模拟结果表明:充填体在开采时会出现整体受压变形,最大剪应力是导致充填体与围岩发生局部破坏的主要因素,对此根据充填体整体塑性屈服区域的分布和剪应力分布情况,确定了破坏失稳的危险区域。  相似文献   

空气潜孔锤技术在矿山充填钻孔应用中常见问题及处理措施浅析     

许青海  白宝云  王宁 《青海国土经略》2020,(3)

本文通过对在充填工程中空气潜孔锤钻进技术的关键技术点进行剖析,从合理选择空压机和冲击器的选择,优化选择钻进技术参数入手,确保空气潜孔锤钻进技术的正确使用,同时对在具体施工过程中常见的制约因素、从机理方面入手进行分析,提出合理化的技术措施,使潜孔锤钻进技术在实际应用中得到了极大的扩展。  相似文献   

碳酸盐岩古溶洞层级约束地质建模方法探讨:以塔河油田奥陶系某缝洞单元为例          下载免费PDF全文

张文彪  段太忠  何治亮  赵华伟  刘彦锋  鲍典 《地质科技通报》2022,41(3):273-281

碳酸盐岩地下古溶洞及其内部充填结构一直以来是地质建模的难点。综合地震、地质、测井等资料,提出了溶洞复合体、单一溶洞及溶洞内部充填结构3个层次逐级约束建模的思路,探索了基于多点地质统计学的溶洞内部充填结构建模方法。其中溶洞复合体属于较大尺度地质体单元,地震分辨率基本可识别,井震联合反演约束下采用截断高斯模拟方法建立溶洞复合体模型;单一溶洞是溶洞复合体的重要组成单元,属于中等尺度地质体单元,地震分辨率难以直接识别,基于大量露头实测数据,在溶洞复合体约束下采用基于目标的方法建立单一溶洞分布模型;溶洞内部充填结构属于小尺度地质体单元,地震分辨率很难识别,在单一溶洞约束下,尝试采用多点地质统计学方法建立溶洞内部充填结构模型。以上层级约束建模思路有助于提升地下古溶洞及其内部储集体地质建模的准确度,在塔河油田某缝洞单元测试中取得了初步效果,同时讨论了存在问题及攻关方向。该研究对于精细表征缝洞型碳酸盐岩油气藏具有指导和启示作用。   相似文献   

花岗岩残积土的胶结特性及其对力学性能的影响   总被引：1，自引：1，他引：0  

程昌炳  徐昌伟 《岩土力学》1986,7(2):61-66

<正> 引言我国东南沿海一带残积土分布较广,据初步了解,厦门、深圳、香港都有,而且很多是由花岗岩风化残留下来的所谓花岗岩残积土。对这类土的矿物学方面的研究工作已见过报导。  相似文献   

石鼓煤矿泥岩的物理化学力学特性研究     

罗鸿禧  徐昌伟 《岩土力学》1984,5(2):35-46

本文对石鼓煤矿具有代表性的三种泥岩的矿物组成、物理力学性质、物理化学因素、胶结物质和微观结构的测试和分析进行了介绍,并从物理化学力学观点出发研究了水质变化、风干失水、结构破坏等因素对泥岩膨胀性的影响。研究结果表明:泥岩的粘士矿物以高岭石和伊利石为主;其膨胀力为2～5公斤/平方厘米;粘土矿物含量高,结晶不良,胶结物质少,结构紧密是它产生膨胀且易受物理化学力学因素变化的影响的主要原因。  相似文献   

模拟天然气水合物的岩石物理特性模型实验   总被引：13，自引：1，他引：13       下载免费PDF全文

赵群  郭建  郝守玲  耿建华 《地球物理学报》2005,48(3):649-655

针对水合物沉积的悬浮、颗粒接触和胶结三种微观模式,制作一组微弱胶结非固结高孔隙度人造样品和颗粒填充渐变的三维物理模型. 通过物理模型实验研究天然气水合物物性参数的敏感性. 实验结果表明：在弱颗粒间胶结物和低有效应力的固结差的沉积物中,声波对孔隙流体性质较敏感. 随着温度的降低颗粒胶结,改变原有沉积物的岩石物理特性,速度、弹性模量和频率升高,声波衰减和Vp/VS减小,沉积层内的反射波消隐.  相似文献