常剪应力路径下含气砂土的三轴试验 被引量：12

1

作者 孔亮 刘文卓 +1 位作者 袁庆盟 董彤 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3319-3326,共8页

天然气水合物完全分解时,产生的气体使得能源土孔隙压力急速增加,有效应力减小,进而引起土体液化破坏。此时深海能源土斜坡的应力状态与静力液化失稳过程可简化为含气土在常剪应力排水(或不排水)应力路径下的破坏问题。以此为背景,提出... 天然气水合物完全分解时,产生的气体使得能源土孔隙压力急速增加,有效应力减小,进而引起土体液化破坏。此时深海能源土斜坡的应力状态与静力液化失稳过程可简化为含气土在常剪应力排水(或不排水)应力路径下的破坏问题。以此为背景,提出了制备含气砂土试样的改进充气管法,并开展了含气砂土的常剪应力路径三轴试验。22组试验结果表明:同一孔隙比的含气密砂在不同围压与常剪应力下具有相同的失稳线;含气砂土试样失稳时的应力比和体变均随初始相对密实度的增大而增大;含气密砂在常剪应力路径下饱和度对失稳特征影响的规律性在排水与不排水条件下均不明显,但在不排水条件下含气砂土的孔压(或体变)对变形的敏感性降低;含气密砂在常剪应力路径到达失稳点之后,排水条件下是瞬变的液化鼓胀破坏,不排水条件下是渐变的剪切破坏。 展开更多

关键词 天然气水合物 含气砂土 常剪应力路径 三轴试验

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考虑水合物填充和胶结效应的深海能源土弹塑性本构模型 被引量：11

2

作者 袁庆盟 孔亮 赵亚鹏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2304-2312,2341,共10页

水合物的填充效应和胶结效应增大了能源土的密实性和强度,使能源土呈现出类似于密实砂土或胶结土的性质。在黏土和砂土的统一硬化模型(CSUH模型)框架下,总结了能源土的力学性质,引入压硬性参量描述水合物对能源土填充和胶结双重作用下... 水合物的填充效应和胶结效应增大了能源土的密实性和强度,使能源土呈现出类似于密实砂土或胶结土的性质。在黏土和砂土的统一硬化模型(CSUH模型)框架下,总结了能源土的力学性质,引入压硬性参量描述水合物对能源土填充和胶结双重作用下的等向压缩特性,引入黏聚强度修正屈服函数并构建了黏聚强度的演变规律,利用状态参数调整剪胀方程,反映能源土剪胀、软化等特性对密实度的依赖性,从而建立能够描述能源土强度、刚度、剪胀与软化等特性的弹塑性本构模型。编制了模型的测试程序,把模拟结果与能源土室内试验结果进行对比。结果表明:提出的弹塑性本构模型能够较好地描述能源土的应力-应变关系、剪缩硬化和剪胀软化等力学特性。 展开更多

关键词 天然气水合物沉积土 压硬性 黏聚强度 剪胀性 CSUH模型

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盘区矿柱回收与充填体稳定性的数值模拟研究 被引量：9

3

作者 林敏 袁庆盟 王谦源 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第6期24-28,共5页

盘区隔离矿柱回采的核心问题是能否在矿柱回采过程中保证顶板和两侧充填体的稳定性。针对龙桥铁矿充填成本高、盘区矿柱占有储量大等问题,提出了全部回收和部分回收2种盘区矿柱回收方案。根据矿山实际地质和具体实践资料,建立了三维计... 盘区隔离矿柱回采的核心问题是能否在矿柱回采过程中保证顶板和两侧充填体的稳定性。针对龙桥铁矿充填成本高、盘区矿柱占有储量大等问题,提出了全部回收和部分回收2种盘区矿柱回收方案。根据矿山实际地质和具体实践资料,建立了三维计算模型,利用FLAC3D软件对2种回收方案进行了计算,通过分析和比较采场围岩变形、塑性区及应力状态,确定了合理的回收方案。计算结果表明:全部回收盘区矿柱会造成采场大范围的破坏,难以实现回采目标;部分回收即留设部分矿柱作为永久矿柱承载,可以基本确保采场的稳定性。研究结论可以使龙桥矿矿柱回收率达到64.3%,也可供同类型矿山作为参考设计依据。 展开更多

关键词 盘区矿柱 矿柱回收 充填体强度 稳定性分析

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考虑超孔压影响的海底能源土斜坡稳定性数值模拟和评价 被引量：7

4

作者 李天赐 孔亮 +2 位作者 赵新波 袁庆盟 林星宇 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第5期253-260,共8页

水合物分解极易引起海底能源土出现超孔压现象,进而导致能源土变形,引发海底滑坡等地质灾害。基于热力学基本理论;并考虑水合物最终分解状态下的相态演变,以及水合物分解过程中海水对甲烷气体的溶解,修正了孔隙气体非逃逸的Grozic超孔... 水合物分解极易引起海底能源土出现超孔压现象,进而导致能源土变形,引发海底滑坡等地质灾害。基于热力学基本理论;并考虑水合物最终分解状态下的相态演变,以及水合物分解过程中海水对甲烷气体的溶解,修正了孔隙气体非逃逸的Grozic超孔压模型;并将修正模型应用到海底能源土斜坡稳定性分析中。结果表明:考虑甲烷气体在海水中的溶解,采用修正模型计算的超孔压值相比于原模型减小约26%;水合物分解过程中,相比土体强度参数软化这一不利因素,超孔压积聚对斜坡稳定性影响更为明显;因此在海底能源土斜坡稳定性分析中,必须考虑超孔压积聚这一不利因素。 展开更多

关键词 超孔压 能源土 有限元强度折减法 安全系数 数值模拟

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基于两步折减法的含天然气水合物沉积物海底斜坡稳定性分析 被引量：5

5

作者 赵亚鹏 孔亮 +2 位作者 刘乐乐 袁庆盟 刘佳棋 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期141-153,共13页

对于天然气水合物(以下简称水合物)分解影响下的海底斜坡稳定性问题,过去较多采用强度折减法进行研究,但多数学者由于未考虑初始地应力平衡等问题,因而存在着诸多不足。为此,基于强度折减法,提出了将初始地应力平衡、水合物分解、强度... 对于天然气水合物(以下简称水合物)分解影响下的海底斜坡稳定性问题,过去较多采用强度折减法进行研究,但多数学者由于未考虑初始地应力平衡等问题,因而存在着诸多不足。为此,基于强度折减法,提出了将初始地应力平衡、水合物分解、强度折减统一进行考虑的"两步折减法":首先对海底斜坡中水合物分解的影响效果进行分析,剖析其影响实质,进而构建多因素、多水平正交模拟试验,探究不同因素对海底斜坡稳定性的影响规律;进而基于正交试验结果,分析不同因素水平下安全系数的边际均值和变化规律。研究结果表明:(1)水合物分解是一个应力释放、位移增加的动态过程,其影响实质是将沿斜坡分布的"应力非均匀性"转换为"位移非均匀性";(2)多因素下海底斜坡稳定性主控因素为斜坡倾角与海水深度,而分解程度、水合物层厚度、水合物层埋深的影响则相对较小;(3)水合物层埋深对安全系数的影响受到临界埋深的限制;(4)安全系数与斜坡倾角正切值的倒数(1/tanβ)呈线性关系;(5)当海底斜坡稳定性较差或水合物开采可能引起海底滑坡时,可考虑"直井+水平井"的联合开采方式,在水合物储层下部区域设置水平井,并将直井设置在远离斜坡的区域。 展开更多

关键词 强度折减 天然气水合物 海底斜坡 稳定性 安全系数 正交试验 水合物分解 “直井+水平井”联合开采

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含气土三轴试样制备的新方法 被引量：5

6

作者 刘文卓 孔亮 +1 位作者 袁庆盟 董彤 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2018年第4期63-67,共5页

为研究含气土的力学性质,对GDS公司生产的标准应力路径三轴试验系统进行了改造。通过重新设计试样底座与管路连接系统,提出了含气土试样制备的水气置换法,可以有效地控制气体含量。由于气体以游离态均匀分布在试样内部,最大程度地模拟... 为研究含气土的力学性质,对GDS公司生产的标准应力路径三轴试验系统进行了改造。通过重新设计试样底座与管路连接系统,提出了含气土试样制备的水气置换法,可以有效地控制气体含量。由于气体以游离态均匀分布在试样内部,最大程度地模拟了含气土的真实状态。以筛选后的福建标准砂为例,制备了特定饱和度的含气土,开展了含气土常规三轴试验,与饱和砂土进行了对比,验证了含气土试样制备方法的可靠性。 展开更多

关键词 天然气水合物 含气土 三轴试验 水气置换法

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空场嗣后充填体稳定性分析与带式充填结构设计

7

作者 王谦源 袁庆盟 +1 位作者 林敏 王海龙 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第6期26-33,共8页

针对中段矿房嗣后充填体的稳定性缺乏系统研究、充填体强度设计主要依靠经验和工程类比的现实问题,为提高嗣后充填体强度设计水平,根据某铁矿充填采矿实际,测定了不同充填配比的充填体力学参数,建立了连续7个矿房的大范围嗣后充填分析... 针对中段矿房嗣后充填体的稳定性缺乏系统研究、充填体强度设计主要依靠经验和工程类比的现实问题,为提高嗣后充填体强度设计水平,根据某铁矿充填采矿实际,测定了不同充填配比的充填体力学参数,建立了连续7个矿房的大范围嗣后充填分析模型。通过数值模拟研究,获得了各步开采后一步骤充填体塑性区、应力、变形分布情况,并计算了充填体潜在滑移面的位置及演化规律,结果表明:一步骤充填体的失稳破坏部位主要在下部、腰部和顶部接顶区。对此,提出了带式充填结构设计,即嗣后充填不需要采用均质充填强度,应重点加强上、中、下三个薄弱部位,其他充填区可用较低强度充填。分析表明:这种带式充填结构的整体稳定性好,并可较大幅度地降低充填成本。 展开更多

关键词 充填体强度 中段采矿 嗣后充填 带式充填结构 数值模拟

原文传递

考虑深海能源土结构性的统一硬化模型 被引量：4

8

作者 袁庆盟 孔亮 +1 位作者 刘锐明 林星宇 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第32期64-70,共7页

从定性和定量两方面对能源土的力学行为进行描述和计算,是高效安全开发天然气水合物资源的重要前提。基于结构性突变屈服破坏机理,可认为能源土结构性突变前为弹性变形,突变后为弹塑性变形。在统一硬化模型(UH模型)的框架下,引入结构性... 从定性和定量两方面对能源土的力学行为进行描述和计算,是高效安全开发天然气水合物资源的重要前提。基于结构性突变屈服破坏机理,可认为能源土结构性突变前为弹性变形,突变后为弹塑性变形。在统一硬化模型(UH模型)的框架下,引入结构性屈服压力;采用统一硬化参数和关联流动法则,构建了一个可以考虑能源土结构性的本构模型。相对于UH模型,改进的模型只增加了结构性屈服压力这一个参数,用以反映初始固结压力和水合物饱和度的综合影响。通过模型探讨和试验对比,所提模型能够在定量上吻合能源土的应力-应变关系,能在定性上反映能源土的剪胀特点。 展开更多

关键词 深海能源土 结构性屈服压力 统一硬化模型 统一硬化参数 剪胀性

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基于统一硬化参数的深海能源土本构模型 被引量：4

9

作者 刘锐明 袁庆盟 +2 位作者 孔亮 李凯 董彤 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期811-818,共8页

深海能源土是指含天然气水合物(俗称“可燃冰”)的深海沉积物,其本构特性的模拟对可燃冰的安全开采至关重要。首先分析了水合物对能源土强度、剪胀和软化等力学特性的影响机理,水合物饱和度越大,对能源土力学特性影响越显著。然后在修... 深海能源土是指含天然气水合物(俗称“可燃冰”)的深海沉积物,其本构特性的模拟对可燃冰的安全开采至关重要。首先分析了水合物对能源土强度、剪胀和软化等力学特性的影响机理,水合物饱和度越大,对能源土力学特性影响越显著。然后在修正剑桥模型的基础上,通过引入水合物的饱和度和统一硬化参数来修正屈服函数,以反映水合物对能源土强度、剪胀、软化等特性的影响,建立了能考虑天然气水合物胶结作用形成及退化影响的深海能源土弹塑性本构模型,推导了相应的弹塑性矩阵。最后,通过模拟结果与已有能源土三轴试验数据对比分析,表明模型能很好地预测能源土强度、剪胀和软化等特性,验证了模型的合理性和有效性。 展开更多

关键词 统一硬化参数 天然气水合物 能源土 弹塑性本构模型

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考虑岩土材料各向异性与应力方向性的等效非线性模型 被引量：3

10

作者 董彤 孔亮 +2 位作者 郑颖人 袁庆盟 刘文卓 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期506-512,共7页

为了刻画岩土材料的各向异性与应力方向性力学行为,从颗粒材料的内应力出发,定义一个新的应力张量——等效应力张量,使之可以综合描述应力的大小、组构的大小以及应力–组构的方向关系。以各向同性本构模型来刻画颗粒接触面的力学性质,... 为了刻画岩土材料的各向异性与应力方向性力学行为,从颗粒材料的内应力出发,定义一个新的应力张量——等效应力张量,使之可以综合描述应力的大小、组构的大小以及应力–组构的方向关系。以各向同性本构模型来刻画颗粒接触面的力学性质,以等效应力来描述颗粒间接触应力,提出已有各向同性本构模型进行"各向异性化"改造的"等效应力法",进而建立可以考虑岩土材料各向异性与应力方向性的等效非线性模型,模型仅包含3个参数,且均可以通过严格的理论计算和简单的室内试验加以确定。与砂土定向剪切试验对比表明,等效非线性模型很好地预测了试样的剪切变形与峰值强度的各向异性和应力方向性,为研究岩土材料各向异性和应力方向性提供了新的思路。 展开更多

关键词 岩土工程 等效应力 应力方向性 各向异性 非线性模型 变形

原文传递

Y型通风节能方式风量分配与调节的探讨 被引量：3

11

作者 袁庆盟 贾传洋 闫明举 《资源节约与环保》 2013年第12期39-39,46,共2页

"以风定产"作为防止井下瓦斯积聚的先决条件,众多通风方式中,两进一回的Y型通风方式可以极大地改变采空区的漏风流场形态和瓦斯运移特征,从而提高工作面通风效果。本文在建立采场调风数学模型的基础上,从通风机制上说明Y型通... "以风定产"作为防止井下瓦斯积聚的先决条件,众多通风方式中,两进一回的Y型通风方式可以极大地改变采空区的漏风流场形态和瓦斯运移特征,从而提高工作面通风效果。本文在建立采场调风数学模型的基础上,从通风机制上说明Y型通风系统的优良作用原理,分析了采空区渗流场及瓦斯浓度分布规律,并给出主副进风巷的风量节能关系。 展开更多

关键词 Y型通风 瓦斯治理 采场节能调风

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底板锚杆防控底鼓技术在沿空留巷中的应用 被引量：1

12

作者 袁庆盟 袁庆帅 张胜功 《现代矿业》 CAS 2016年第5期159-162,共4页

针对沿空留巷复用时经常出现底鼓现象,分析了沿空巷道底板岩层的运动情况,给出了各阶段底鼓量的构成、最大破坏深度及其位置。以底板锚杆加固法为例,讨论了锚杆在防控底鼓方面的作用机理,并结合实践计算出建议的锚杆长度,供相关应用参考。

关键词 沿空留巷 底板锚杆 底鼓防控

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泥质粉砂型能源土的三轴剪切试验研究

13

作者 许锐 孔亮 +2 位作者 袁庆盟 赵亚鹏 刘佳棋 《宁夏大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第2期141-147,共7页

天然气水合物的开采会导致储层承载能力降低,可能诱发海底滑坡等地质灾害,并对地球生态环境造成严重影响,深入掌握能源土的力学性质是水合物安全开采的前提条件.依据南海神狐海域能源土的颗粒级配,配置近似粒径级配的泥质粉砂作为甲烷... 天然气水合物的开采会导致储层承载能力降低,可能诱发海底滑坡等地质灾害,并对地球生态环境造成严重影响,深入掌握能源土的力学性质是水合物安全开采的前提条件.依据南海神狐海域能源土的颗粒级配,配置近似粒径级配的泥质粉砂作为甲烷水合物的赋存骨架并开展三轴剪切试验,研究了有效围压、水合物饱和度、黏土含量对泥质粉砂型能源土力学性质的影响.试验结果表明:1)随着水合物饱和度与有效围压的增大,泥质粉砂型能源土的强度和刚度都有所增大,在低围压、高水合物饱和度时易表现出应变软化的特性;2)泥质粉砂型能源土黏聚力随水合物饱和度与黏土含量的增大而增大,但内摩擦角相差并不明显,随水合物饱和度增大略微增大,随黏土含量增大略微减小. 展开更多

关键词 泥质粉砂 能源土 三轴剪切试验 水合物饱和度

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基于ABAQUS的边坡地基基础设计方案研究

14

作者 张振飞 袁庆盟 +1 位作者 刘文卓 孔亮 《山西建筑》 2016年第29期51-53,共3页

利用正交分析原理,建立了正交分析矩阵,并采用有限元强度折减法结合有限元分析软件ABAQUS,对正交矩阵中多因素多组合水平下含条形基础的斜坡模型进行数值模拟计算,得到了条形基础斜坡的稳定性安全系数,进一步得到了基础建设的最优设计... 利用正交分析原理,建立了正交分析矩阵,并采用有限元强度折减法结合有限元分析软件ABAQUS,对正交矩阵中多因素多组合水平下含条形基础的斜坡模型进行数值模拟计算,得到了条形基础斜坡的稳定性安全系数,进一步得到了基础建设的最优设计方案。 展开更多

关键词 斜坡 正交分析原理 稳定性 安全系数

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能源土边界面模型的应力更新算法及算例分析

15

作者 王兴 孔亮 +1 位作者 袁庆盟 林星宇 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第A02期155-161,共7页

水合物的存在会显著影响能源土的刚度、峰值强度与剪胀性。针对已有能源土模型的不足,结合边界面模型的建模思想,构建一个新的能源土边界面模型,模型参数较少,能够恰当反映能源土的应力-应变关系。计算能源土变形问题的核心在于正确积... 水合物的存在会显著影响能源土的刚度、峰值强度与剪胀性。针对已有能源土模型的不足,结合边界面模型的建模思想,构建一个新的能源土边界面模型,模型参数较少,能够恰当反映能源土的应力-应变关系。计算能源土变形问题的核心在于正确积分塑性本构方程,应用完全隐式回退Euler算法,建立模型应力及塑性内变量的更新公式,并给出显式的一致性切线模量表达式。基于ABAQUS软件提供的二次开发接口,编写模型的用户材料子程序,应用已有试验数据验证程序正确性。最后应用开发的子程序对能源土的平面应变试验进行模拟,分析水合物饱和度对剪切带倾角与孔隙比的影响。 展开更多

关键词 能源土 水合物饱和度 隐式回退Euler算法 平面应变试验

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