基于四参数随机生长法重构土体的格子玻尔兹曼细观渗流研究          下载免费PDF全文

蔡沛辰  阙云  蒋振梁  杨鹏飞 《水文地质工程地质》2022,49(2):33-42

多孔介质模型的重构问题是土体细观渗流机理研究的基础和关键。由四参数随机生长法(QSGS)构建土体模型,采用格子玻尔兹曼方法(LBM),通过MATLAB自编程序研究重构土在不同条件下的细观渗流机理。结果表明:随模型尺寸增大,孔隙连通程度显著提高,300×300格点大小的模型连通孔隙率增长幅度(34.38%)最大,继续扩大模型尺寸发现增加不明显;流体粒子在孔隙连通性好、孔径大的区域,会形成主渗流通道,且存在指进效应,孔道中间流速最大,可达0.0324,越靠近孔壁流速越小;大孔隙率土的流速比小孔隙率土大,而低孔隙率土中的流速相比大孔隙土更稳定;LBM模拟渗透率与经典K-C公式计算结果对比发现,孔隙率越高计算渗透率越准确(n=0.78,误差为10.22%);土颗粒越小,渗流孔道越细窄、分布越密集,对应的速度场分布更为均匀,同时流速也更小。该研究成果能较好地揭示重构土的细观渗流机理,也可为现有细观土体孔隙流研究提供一定借鉴。  相似文献   

连续排水边界下考虑变荷载的软土一维非线性固结分析     

吴思思  罗文强  李寅灿  崔伟健  王硕 《岩土力学》2022,(6):1503-1512

土体往往具有非线性压缩特性,不同压缩特性下土体的固结规律存在差异。综合考虑土体非线性特性、变荷载作用以及连续排水边界条件建立了一维固结方程。采用无条件稳定的有限差分法和半解析法对固结方程进行了求解,两种解答方法的可靠性通过连续排水边界条件退化以及两种解答结果对比得到验证。在有限差分法解答的基础上,详细分析了界面参数、荷载参数以及非线性参数对土体固结的影响。结果表明：连续排水边界的界面参数取值越大,则超静孔隙水消散速率及土体沉降速率越大,但界面参数取值对最终沉降量没有影响;超静孔隙水压力在加载阶段逐渐增大,在恒载阶段逐渐消散;加载速率越大,则超静孔隙水压力峰值越大,并且土体固结速率越快,说明延长施工周期有利于降低超静孔隙水压力的影响;工程中要准确预测土体固结速率绝非易事,采用固结理论预测时需保证土体模型、边界条件以及土体计算参数等因素的准确性。  相似文献   

层理性页岩力学参数对水力压裂裂缝形态的影响分析          下载免费PDF全文

胡光 《探矿工程》2022,49(2):97-103

岩石力学性质及地应力等地质力学参数是进行储层压裂改造的基础数据,影响着整个压裂设计的准确性。由于页岩层理发育及矿物组成的复杂性、页岩力学性质的横观各向同性,所以基于传统力学模型获取的压裂参数设计将丧失意义。以横向各向同性模型体现层理发育页岩储层的力学性质,通过简化的横纵弹性模量和泊松比可以较好地表达出页岩的横观各向同性,并总结了横观各向同性地应力解释方法。基于上述理论,应用商业化水力压裂数模软件对四川盆地某层理页岩储层进行了压裂设计,比较了基于横观各向同性模型与传统模型解释力学参数差异,非常规储层动静态力学参数转换,同时通过改变射孔位置研究了起裂点对裂缝形态的影响。研究发现,横观各向同性解释的杨氏模量、地应力要略高于传统方法,同时横观各向同性解释的地层地应力差较小,所以受不同射孔位置的变化对裂缝几何的形态影响要远远高于各向同性模型模拟的结果,特别是缝高变化更为明显。同时数据表明,在高应力区射孔将形成更为狭窄缝宽的水力裂缝,这会严重影响后续支撑剂的进入,以上结论将为提高页岩储层的压裂设计精确性给予重要帮助。  相似文献   

5000 m新型能源勘探智能钻探装备与技术研究          下载免费PDF全文

朱恒银  王强  刘兵  陈云召  冯建宇  乌效鸣 《探矿工程》2022,49(1):110-119

结合我国地下新型能源勘探工作的重大需求,开展了“5000 m新型能源勘探智能钻探装备与技术”的研究,取得了5000 m多功能交流变频电动钻机、多参数孔底自动监测装置、高温环保泥浆及泥浆性能自动测量装置、取心和无心钻进不提钻互换钻具等系列成果,填补了国内空白,推动了新型能源深部钻探技术向智能化方向发展。  相似文献   

考虑土体动力特征参数相关性的工程场地随机地震反应分析     

钟紫蓝  史跃波  李锦强  赵密  杜修力 《岩土力学》2022,(7):2015-2024+2033

研究等效线性化方法中土体动力参数不确定性对场地地震反应的影响,提出了可考虑土体动力特征参数间相关性的土体动剪切模量和动阻尼曲线随机样本生成方法,基于Matlab开发一维等效线性化场地地震反应分析计算程序,用于开展场地地震反应随机动力分析。以Ⅱ类成层场地为例建立一维自由场分析模型,采用不同地震设防水准下露头基岩场地加速度反应谱为目标反应谱,合成人工地震记录折半后作为场地下卧基岩处的输入。计算结果表明,考虑土体动力特征参数不确定性对场地地震反应具有较大的影响,且影响程度与地震动强度、频谱成分及场地基本周期均密切相关;场地最大峰值加速度和地表加速度反应谱的波动范围随地震动强度等级的增加而变大,且最大峰值应变和最大峰值加速度的波动范围可达10%和14%;目标反应谱平台段及场地基本周期处对应的场地地表加速度反应谱的波动范围超过20%。  相似文献   

基于裂隙形状函数的自然环境高温下花岗岩裂隙尖部非线性温度场     

汪洋  陈文化 《岩土力学》2022,(S1):267-274

高温环境下,南方地区隧道洞口段岩体温度波动剧烈,长期累积作用引起隧道热病害。针对岩体裂隙尖部热传导性质非线性,应用格林函数法和镜像法建立裂隙岩体三角形热源函数表达式,计算裂隙尖部温度场,并分析裂隙形状参数和裂隙间相互作用的影响。计算表明,太阳辐射时段内裂隙岩体内部较不含裂隙岩体内部温度高;相同长度的三角形裂隙,顶角越大岩体温度变化幅度越大;对于平行裂隙与共面裂隙,间距越小裂隙尖部温度场叠加效应越强,间距越大温度值越趋于单裂隙温度值。裂隙岩体比不含裂隙岩体温度传递快,温度等值线围绕裂隙呈现,裂隙周围温度明显升高。研究结果为高温环境下隧道洞口裂隙岩体热应力分析提供理论依据。  相似文献   

基于抗转模型的颗粒材料宏−细观关系研究     

王一伟  刘润  孙若晗  许泽伟 《岩土力学》2022,43(4):945-956

接触模型的宏?细观参数标定是成功使用离散元方法的关键。在离散元的接触模型中线性接触模型与抗转线性接触模型均可用于模拟砂性土的力学行为,其中抗转线性接触模型在模拟密砂的剪胀性方面具备优势。采用抗转线性接触模型对室内密实砂土三轴试验进行了离散元模拟,验证了抗转线性接触模型的可靠性;进而系统分析了颗粒间摩擦系数、刚度比和抗转动系数等细观参数与砂土峰值内摩擦角、残余内摩擦角、峰值剪胀角等宏观参数的相关关系并进行了验证;揭示了偏应力作用下,细观参数对密实砂土试样内部剪切带宽度与倾角变化的影响规律,提出了考虑剪胀角的剪切带倾角经验公式。通过研究建立了抗转线性接触模型宏?细观参数的量化关系并给出了标定参数的具体流程图,提出了快速标定宏观参数的方法并应用实例进行了验证,为采用抗转线性接触模型精准模拟密实砂土的力学特性提供依据。  相似文献   

基于自然伽马测井数据的铀资源评价方法研究     

俞礽安  孙大鹏  周小希  邓凡  司庆红  胡永兴 《煤田地质与勘探》2022,50(5):144-152

“煤铀兼探”“油铀兼探”是当今的研究热点,利用煤、油气田钻井的测井资料评价铀资源潜力是尚待解决的难题。以鄂尔多斯盆地彭阳铀矿区为例,开展基于自然伽马测井数据的铀资源评价方法探索。根据彭阳铀矿区砂岩型铀储层自然伽马异常响应显著的特性,通过对比分析9个验证孔中定量伽马和油田钻孔中自然伽马测井数据,研究彭阳铀矿区矿层定量伽马值的自然伽马测井回归模型,研发矿层平米铀量筛选计算程序。初步建立基于自然伽马测井信息的区域铀矿层识别和品位评价方法,研究成果精度与实测数据吻合,解决了难以高效利用常规煤、油气田测井资料进行铀矿层识别和品位评价的问题。该成果可为鄂尔多斯盆地铀资源调查和潜力评价提供有效的技术支持。   相似文献   

断层面高精度形貌对比研究:基岩区古地震研究的选址     

邹俊杰  何宏林  周永胜  耿爽  白滨吉起  魏占玉  石峰  苏鹏  孙稳 《第四纪研究》2022,(3):768-782

随着断层面形貌测量、宇宙成因核素测年、物理和化学指标测定等一系列先进技术的发展,已有大量的研究案例成功地从基岩断层面上提取了古地震信息,基岩断层面在古地震研究方面的优势被不断发掘。然而,沟谷等地表过程的侵蚀作用,也会使得基岩断层面出露。这种非构造成因的断层面,很容易与构造成因的断层面混淆,却不记录古地震信息。已有的研究工作,缺乏对这两种断层面出露方式的系统研究,更缺少对适合于古地震研究的基岩断层面特征的归纳总结,这将不利于在基岩区开展古地震研究工作。为了解决这一问题,选取了山西地堑系的马家窑和南马庄两处基岩断层面,采用小型无人机航测(s-UAV)结合陆基三维激光扫描(t-lidar)技术,获取了基岩断层面高精度形貌及周围的三维地形数据,将断层面形貌特征的定量分析结果与断层坎精细的地貌解译结合,研究基岩断层面的不同暴露方式下的形貌特征。结果显示,马家窑基岩断层面受沟谷侵蚀而逐渐暴露,表面形貌呈现出连续平滑的特征,不具有地震活动信息。南马庄基岩断层面的形貌显示出明显的阶跃式分带特征,具有分段出露的特点。结合精细地貌解译的结果,这种出露特征可能与周期性的地震活动有关,并识别了两次同震倾滑位移...  相似文献   

高地应力“强度 & 应力”耦合判据及其分级标准     

宫凤强  代金豪  王明洋  黄书岭  徐磊 《工程地质学报》2022,30(6):1893-1913

众多地下工程建设始终处于高地应力环境中,岩体初始应力是地下工程围岩变形破坏的先天条件和主导因素。“高地应力”术语及概念出现和地下工程围岩特殊破坏现象紧密联系,属于工程概念范畴。随着地下工程数量越来越多并逐渐向深部发展,高地应力诱发的围岩破坏现象日益显著,严重影响工程稳定性。现有的高地应力定量分级判据多采用强度应力比值形式,没有充分考虑岩石强度、应力两个指标的绝对值大小和耦合关系。本文在讨论现有分级判据、收集实际工程案例数据以及分析高地应力破坏现象显现过程的基础上,提出了高地应力“强度& 应力”耦合判据及其定量分级标准。高地应力“强度& 应力”耦合判据的表现形式为3条考虑岩石饱和单轴抗压强度R_c以及和初始最大主应力σ₁耦合的边界线,边界线以内的区域为高地应力区、边界线以外的区域为低地应力区。该判据特点是既考虑初始最大主应力、岩石饱和单轴抗压强度的绝对值边界条件,同时也考虑两者耦合区间。研究结果表明:基于二维尺度提出的“强度& 应力”耦合判据,针对86个典型地下工程的高地应力判别结果和工程现场高地应力显现形式完全相符,可以在实际地下工程中推广应用。基于“强度& 应力”耦合判据的高地应力区分级标准能较好地判别围岩破坏现象的剧烈程度,可为工程灾害的预防提供参考。  相似文献