基于毫米压痕测试获取致密砂岩弹性模量的研究     

罗宇杰  张杨  刘容妃  胡大伟  周辉  肖海斌 《岩土力学》2023,(4):1089-1099

深部岩石工程安全高效开发的前提是精确获取深部的岩石力学参数。针对钻井取芯困难、成本高,室内力学试验数据少,离散性大的问题,提出了一种基于毫米压痕测试精确获取致密砂岩弹性模量的方法。采用5种常用的硬度计压头,控制最大载荷和加/卸载速率作为试验变量,对塔里木油田致密砂岩进行了大量毫米压痕测试。结果表明,采用布氏球形压头,基于Oliver-Pharr理论可以精确获取致密砂岩的弹性模量。进而,分析了布氏球形压头直径、加/卸载速率和最大载荷等试验条件对测试结果的影响规律,明确了最优试验条件;并通过有限元计算分析了受力区域应力分布规律,讨论了不同试验条件下代表性体积单元与Oliver-Pharr理论的适用性。与传统的微/纳米压痕测试相比,该方法具有测试速度快、制样方便和成本低等优点,可应用于钻井现场返排的岩屑以及难以制作标准试样的岩芯样品,为深部资源的高效开发和深部岩石工程的安全建设提供有力支撑。  相似文献   

桂西百定辉绿岩型金矿地质特征及找矿前景     

周普红  周辉  李斌  夏路路  韦柳成 《矿产与地质》2023,(2):249-256

百定金矿位于广西田东县北部,为与辉绿岩类关系密切的微细粒浸染型金矿床,在桂西地区亦被称为辉绿岩型金矿床。针对本区的成矿规律和找矿方向前期研究较少,通过研究百定金矿区的矿床地质、地球化学异常及围岩蚀变等特征,分析控矿因素、矿床成因以及找矿前景。研究结果表明,构造对金矿的控制作用表现为褶皱与断裂构造的组合控矿,矿区处于“背斜加一刀”的有利成矿构造空间;金矿床的形成经历了主成矿期(热液期)和表生期;矿区找矿潜力较大,并提出3个找矿靶区。研究成果为下一步金矿找矿工作指明了方向。  相似文献   

单轴加载过程中砂岩声学特性研究     

胡明明  周辉  张勇慧  张传庆  高阳  胡大伟  卢景景 《岩土力学》2018,39(12):4468-4474

岩体的声学特性与应力状态和破坏程度密切相关,通过岩体声学特性的变化来分析岩体应力状态进而评价工程稳定性是一种行之有效的工程措施。针对砂岩开展了单轴压缩试验,并在加载过程中同步进行3个方向的声波测试,获得了砂岩加载过程中3个不同方向声波波速与应力的演化规律。试验结果表明：随着应力的增加,轴向波速逐渐增大,横向波速表现出先增后减的趋势。考虑到不同方向声波测试结果的差异性,采用含不同倾角裂隙的石膏试样进行声波试验。结果表明,当裂隙方向与声波传播方向一致时,波速最大,与声波传播方向垂直时,波速最小;此外,为分析岩样波速与应力状态的相关性,建立了波速与体应变的关系,结果表明,随着体应变的增加,平均波速逐渐增大,在体应变达到最大值附近时,平均波速达到最大值,在体应变下降阶段,波速开始下降;根据轴向波速与应力的变化规律,得到了应力与波速的指数函数拟合公式,据此可以通过现场测试获得的波速预测现场岩体的应力范围,进而评价工程岩体稳定性。  相似文献   

花岗岩三轴循环加卸载条件下的气体渗透率     

李军  胡大伟  周辉  卢景景  吕涛  史林肯 《岩土力学》2019,40(2):693-700

为研究花岗岩在三轴循环加卸载条件下气体渗透率的演化规律,利用岩石多场耦合三轴试验仪分别对花岗岩进行三轴恒下限分级循环加卸载试验和气体渗透试验。试验结果表明：加载曲线与上一次循环卸载曲线形成塑性滞回环,随着循环次数的增加,每个循环应力下限的轴向应变也随之增加;前期几个循环试样体积压缩明显,以轴向压缩变形为主,后期轴向应力达到一定数值时体积由压缩转为扩容,裂纹发展方向偏向于轴向方向,均呈剪切脆性破坏;气体渗透率变化分为稳定下降阶段、缓慢增加阶段、急剧上升阶段3个阶段,试样脆性破坏后气体渗透率均上升2～3个数量级;体积应变曲线拐点与横向应变曲线结合起来可以作为研究岩石渗透率变化规律的一个重要参考因素。  相似文献   

碳酸性水环境下隧洞衬砌结构劣化机制研究     

周辉  郑俊  胡大伟  张传庆  卢景景  高阳  张旺 《岩土力学》2019,40(7):2469-2477

不同于地上混凝土结构,隧洞衬砌结构会受到碳酸性水环境的影响,其劣化机制与大气环境中碳化作用存在明显的差异。为揭示碳酸性水环境作用下隧洞衬砌结构的劣化机制,开展了大气环境和碳酸性水环境下水泥砂浆室内加速侵蚀试验研究,研究结果表明：碳酸性水环境中水泥砂浆的碳化深度明显小于大气环境中的碳化深度,其碳化系数仅为大气环境中的0.18倍;大气环境下碳化作用导致水泥砂浆中孔体积减小,其单轴抗压强度和弹性模量均有明显提高,而碳酸性水环境加剧Ca元素流失,其碳化作用导致碳化层中Ca元素含量较低,从而破坏了水泥砂浆孔隙结构,导致水泥砂浆孔体积增加,最终碳酸性水环境导致水泥砂浆单轴抗压强度和弹性模量均降低,其中弹性模量降低幅度较大。研究结果揭示了碳酸性水环境会加速隧洞衬砌结构中Ca元素流失,造成孔隙增加而强度降低,最终导致隧洞衬砌结构劣化,从而影响隧洞衬砌结构长期安全运行。  相似文献   

白鹤滩水电站层间错动带工程地质特性     

韩钢  周辉  陈建林  张传庆  高阳  宋桂红  洪望兵 《岩土力学》2019,40(9):3559-3568

白鹤滩水电站层间错动带结构松散、水理性质不良、力学性质差且延展范围广,是地下空间围岩体中的弱结构面,控制围岩体的变形破坏。在大量地质勘探及室内试验研究资料基础上,将白鹤滩工程区的层间错动带划分为节理带、劈理带和泥化带,有利于其力学特性的研究;在分类的基础之上,研究了C2、C4层间错动带中不同带区的形成模式、宏微观结构特征、矿物成分、水理性质以及剪切力学特性等主要工程地质问题,认为白鹤滩层间错动带主要是构造成因,不同带区在黏土矿物含量、微观结构以及水理性质等方面差异明显,错动带的剪切位移曲线整体呈理想弹塑性特征;分析了施工期层间错动带的地质特性对工程岩体的影响,含层间错动带围岩体主要存在3种破坏形式：块体塌落、剪切滑移与渗透破坏。  相似文献   

考虑细观等效热学参数的高放废物处置库围岩应力−渗流−温度耦合模拟方法     

侯会明  胡大伟  周辉  卢景景  吕涛  张帆 《岩土力学》2019,40(9):3625-3634

高放废物处置库中乏燃料持续释放的热量对围岩的应力场和渗流场及其长期稳定性具有重要影响。围岩的热学参数依赖于岩石矿物组成、孔隙率和孔隙流体等因素,准确取值是进行高放废物地质处置库多场耦合分析的前提。通过细观力学分析,建立了围岩等效热学参数（热容、热传导系数、热膨胀系数）取值方法,并基于Biot孔隙介质理论,建立应力?温度?渗流三场耦合模型,进而提出了高放废物处置库围岩应力?渗流?温度耦合数值模拟方法。最后通过COMSOL Multiphysics多场耦合软件,利用瑞士Mont Terri高放废物地下试验室围岩温度?渗流?应力多场耦合现场试验数据对数值模拟方法进行验证,并探讨了温度?渗流?应力耦合过程的演化规律。研究表明,模拟结果和试验值吻合良好。研究结果可为我国高放废物处置库的安全评估和选址提供科学依据。  相似文献   

银川台DSQ浮子水管仪数字与其模拟记录观测资料的对比分析     

延海军  周辉  王小力 《高原地震》2004,16(4):42-48

通过对银川台形变DSQ浮子水管仪数字化记录观测资料和模拟记录观测资料的数据各项参数进行对比分析,认为数字化记录资料的观测精度、信息量、异常拾取量均优于模拟观测;数字化记录观测资料和模拟记录观测资料的各项对比分析结果都有很好吻合,但数字化记录资料数据利用率及数据处理方法有待进一步提高。数字化记录资料人机结合的处理方式和结果是提高资料精度的关键。  相似文献   

煤矿深井巷道掘进全过程围岩变形破坏原位测试     

周辉  胡善超  卢景景  王竹春  张传庆  渠成堃  李震 《岩土力学》2015,36(12):3523-3530

传统研究对于煤系地层巷道围岩的变形破坏监测均在掘进面后方进行,无法获得巷道掘进全过程的围岩变形,更缺乏对煤矿深井巷道掘进全过程中围岩变形破坏规律的认识。为此,针对济宁三号煤矿深井巷道,通过超前布置监测断面,首次获得了煤矿深井巷道掘进全过程的围岩变形破坏规律;利用考虑体积应力的改进横观各向同性应变软化模型对巷道开挖全过程的围岩变形破坏特征进行分析。研究结果表明：在济宁三号煤矿七采区巷道地质条件下,浅部围岩的累计变形量和变形速率均大于深部围岩;巷道掘进全过程中,围岩变形随掘进面的推进经历了缓慢增长、迅速增长和变形稳定3个阶段;变形稳定后围岩松动圈深度约为1.0 m;巷道两帮围岩位移与破坏深度均在控制范围内,顶底板围岩破坏相对严重,并给出了相应解决方案。研究成果可为揭示煤矿深井巷道掘进围岩的变形破坏规律以及合理确定支护方案和参数提供重要的科学依据。  相似文献   

板裂化模型试样失稳破坏及其裂隙扩展特征的试验研究     

周辉  徐荣超  卢景景  章奇锋  张传庆  孟凡震 《岩土力学》2015,36(Z2):1-11

锦屏二级水电站深埋隧洞大量岩爆案例表明板裂化围岩的失稳破坏与岩爆之间具有很强的相关性。采用高强石膏配制满足板裂化围岩结构特征的硬脆性模型试样,通过一侧约束条件下的单轴压缩试验研究板裂化模型试样的失稳破坏过程、强度与变形特性及其裂纹扩展特征。研究表明,（1）板裂化模型试样失稳破坏过程表现出应变型岩爆的特征,其典型的破坏过程为预制裂隙尖端张拉裂纹的萌生与扩展-试样劈裂成板-岩板屈曲变形-岩板压折、岩片弹射;（2）与完整试样相比,含1条、2条、3条预制裂隙模型试样的峰值强度、弹性模量均呈现稳定下降的趋势,而峰值轴向应变则是先减小后增大;（3）试样预制裂隙尖端张拉裂纹的产生会造成：相邻预制裂隙尖端横向应变值的突变、试样侧向变形量的突增以及侧向变形速率的显著增大;（4）临空面附近的预制裂隙,其尖端产生的张拉裂纹在很短的时间内便会失稳扩展,并造成试样的失稳破坏。最后,分析试样变形破坏过程中的声发射特性。研究结果对于揭示深埋硬岩隧洞板裂化围岩的失稳破坏规律、岩爆的发生机制具有重要意义。  相似文献