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考虑温度效应的片麻状花岗岩三轴蠕变试验研究 被引量：18
1
作者 张强勇 张龙云 +2 位作者 向文 江力宇 丁炎志 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2507-2514,共8页
随着地下洞室开挖深度的增加,温度已成为影响洞室长期稳定的重要因素。为有效反映温度对深埋地下洞室围岩长期稳定的影响,依托某水电站引水隧洞工程,开展了不同温度和不同加载应力路径条件下片麻状花岗岩的三轴蠕变试验,系统分析了温度... 随着地下洞室开挖深度的增加,温度已成为影响洞室长期稳定的重要因素。为有效反映温度对深埋地下洞室围岩长期稳定的影响,依托某水电站引水隧洞工程,开展了不同温度和不同加载应力路径条件下片麻状花岗岩的三轴蠕变试验,系统分析了温度、围压、轴压对片麻状花岗岩蠕变变形特征、蠕变强度和蠕变破坏模式的影响。通过蠕变试验发现:片麻状花岗岩的蠕变性能随着加载应力的增大和温度的升高而呈指数变化;片麻状花岗岩存在蠕变应力阈值,且温度越高,蠕变应力阈值越低,蠕变破坏时间越短;片麻状花岗岩稳态蠕变速率随温度的升高而增大,符合指数关系,其蠕变长期强度和蠕变破坏强度均随温度的升高而降低;在温度效应条件下,片麻状花岗岩蠕变破坏模式主要为沿斜截面的剪切破坏。试验研究成果为水电站引水隧洞围岩长期稳定性分析与设计、施工提供了重要的试验依据。 展开更多
关键词 水电站引水隧洞 片麻状花岗岩 温度作用的三轴蠕变试验 蠕变变形特征 蠕变长期强度
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高边墙洞室劈裂破坏机制的试验与理论及计算分析研究 被引量：2
2
作者 李帆 张强勇 +3 位作者 向文 丁炎志 薛天恩 张瑞新 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1662-1679,共18页
高边墙洞室的劈裂破坏现象已成为影响大型水电站地下厂房施工开挖安全的重要因素。为弄清劈裂破坏现象的形成机制,以瀑布沟水电站地下主厂房高边墙洞室为研究背景工程,开展真三维高地应力条件下高边墙洞室开挖卸荷三维地质力学模型试验... 高边墙洞室的劈裂破坏现象已成为影响大型水电站地下厂房施工开挖安全的重要因素。为弄清劈裂破坏现象的形成机制,以瀑布沟水电站地下主厂房高边墙洞室为研究背景工程,开展真三维高地应力条件下高边墙洞室开挖卸荷三维地质力学模型试验,揭示高边墙洞室开挖卸荷的非线性变形特征与劈裂破坏规律。在地质力学模型试验研究的基础上,建立基于应变梯度的地下洞室劈裂破坏弹塑性损伤软化模型和岩体劈裂破坏准则,并据此依托ABAQUS软件开发地下洞室劈裂破坏计算分析程序,通过多工况数值模拟分析,有效揭示高边墙洞室劈裂破坏的产生条件和形成力学机制。研究表明:洞区初始最大主应力平行于洞轴向且其量值达到一定程度是产生劈裂破坏的重要条件;开挖卸荷过程中高边墙洞壁应力出现波峰与波谷间隔交替的振荡变化是引起劈裂破坏的根本力学成因,该研究成果为下一步进行高边墙洞室劈裂破坏防治提供了重要试验和理论依据。 展开更多
关键词 岩石力学 高边墙洞室劈裂破坏 地质力学模型试验 应变梯度 劈裂破坏弹塑性损伤软化模型 劈裂破坏数值模拟
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大埋深隧洞泥质粉砂岩的三轴蠕变试验与理论分析 被引量：6
3
作者 林韩祥 张强勇 +3 位作者 张龙云 向文 丁炎志 张振杰 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1552-1561,共10页
为揭示滇中引水工程香炉山隧洞围岩的非线性蠕变力学特性,对大埋深香炉山隧洞深度1 km处T_(3)sn泥质粉砂岩开展室内三轴蠕变试验,根据试验结果分析不同应力水平下岩样轴向应变随时间的变化规律。通过对试验曲线进行模型辨识,引入开关元... 为揭示滇中引水工程香炉山隧洞围岩的非线性蠕变力学特性,对大埋深香炉山隧洞深度1 km处T_(3)sn泥质粉砂岩开展室内三轴蠕变试验,根据试验结果分析不同应力水平下岩样轴向应变随时间的变化规律。通过对试验曲线进行模型辨识,引入开关元件,并与Burgers模型结合形成修正的Burgers模型,将修正的Burgers模型与新提出的非线性黏塑性体串联最终形成非线性黏弹塑性蠕变模型(NVEPB蠕变模型)。通过对NVEPB蠕变模型的本构方程进行Laplace变换,推导NVEPB蠕变模型的一维蠕变方程。通过引入塑性力学知识并结合假设条件,获得NVEPB蠕变模型的三维蠕变方程和常规三轴应力状态下的蠕变方程。借助Origin平台,将NVEPB蠕变模型在常规三轴应力状态下的蠕变方程编程并嵌入其内置的非线性拟合模块,实现蠕变方程的二次开发。通过Origin平台的Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法反演获得模型的蠕变力学参数,并将反演拟合计算结果与蠕变试验结果进行对比分析。研究结果表明:NVEPB蠕变模型的拟合曲线和蠕变试验结果高度吻合,拟合系数均在0.94以上,较好地揭示了滇中引水大埋深隧洞围岩的非线性蠕变力学特性。 展开更多
关键词 大埋深隧洞 泥质粉砂岩 三轴蠕变试验 模型辨识 非线性黏弹塑性蠕变模型(NVEPB蠕变模型) 蠕变参数反演
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深部地质处置地下实验室花岗岩的加卸荷三轴蠕变试验与分析 被引量：3
4
作者 丁炎志 张强勇 +4 位作者 张龙云 任明洋 尹相杰 王斌 余光远 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期957-967,共11页
为研究地下深部洞室围岩的蠕变力学特性,以甘肃北山深部地质处置地下实验室为研究背景工程,开展不同加卸载应力路径下的三轴蠕变试验,有效揭示洞室花岗岩的蠕变变形特征与破坏机制,提出一个确定花岗岩长期强度的方法。研究结果表明:1)... 为研究地下深部洞室围岩的蠕变力学特性,以甘肃北山深部地质处置地下实验室为研究背景工程,开展不同加卸载应力路径下的三轴蠕变试验,有效揭示洞室花岗岩的蠕变变形特征与破坏机制,提出一个确定花岗岩长期强度的方法。研究结果表明:1)不同加卸载应力路径下的花岗岩均具有蠕变阀值;2)蠕变速率受围压和偏应力水平的影响较大,且横向变形相较于轴向变形更为敏感,这一规律在卸荷蠕变时最为明显,导致卸荷蠕变扩容比加载蠕变更加突出;3)加载蠕变岩样的破坏模式主要为剪切破坏,卸荷蠕变的破坏模式主要为拉剪破坏;4)岩石长期强度可以通过岩石的变形模量-时间曲线来确定,得到的流变长期强度与流变破坏强度的比值即σ∞/σf为0.626～0.717,比传统方法减少4%左右。 展开更多
关键词 高放射性废物 硬脆性花岗岩 蠕变变形特征 蠕变破坏模式
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深层碳酸盐岩储层溶洞垮塌物理模拟及分布预测 被引量：1
5
作者 吕心瑞 邬兴威 +4 位作者 孙建芳 夏东领 李彦普 丁炎志 王斌 《石油与天然气地质》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1505-1514,共10页
大型古岩溶洞穴是深层碳酸盐岩储层的重要储集空间类型,钻井揭示溶洞大多存在不同程度的垮塌角砾充填,对溶洞垮塌机制、垮塌模式及分布规律的认识直接影响此类油藏的高效开发。依据相似性理论,以塔河油田奥陶系储层大型溶洞为工程背景,... 大型古岩溶洞穴是深层碳酸盐岩储层的重要储集空间类型,钻井揭示溶洞大多存在不同程度的垮塌角砾充填,对溶洞垮塌机制、垮塌模式及分布规律的认识直接影响此类油藏的高效开发。依据相似性理论,以塔河油田奥陶系储层大型溶洞为工程背景,利用融蜡成腔方法制作未充填、砂泥充填和水充填3类球型溶洞,开展溶洞垮塌的地质力学物理模型试验,揭示不同充填类型溶洞的垮塌机制,分析垮塌形态及破坏范围,建立溶洞垮塌体模式,根据其地震反射特征,探索不同类型溶洞垮塌体地震预测方法。结果表明:物理模型试验适用于塔河地区深层应力作用下溶洞垮塌研究,弥补了传统方法在直观、真实方面的不足;揭示了溶洞垮塌机制主要为压实破坏和剪切破坏,溶洞顶板及周边原岩垮落,并出现剪切滑移破坏带,范围为2~3倍洞径;砂泥充填溶洞稳定性大于水充填溶洞的稳定性,未充填溶洞稳定性最差;建立了2类溶洞垮塌模式,Ⅰ类垮塌模式主要受上覆重力影响,Ⅱ类垮塌模式主要受剪切应力影响,二者地震反射特征存在局部差异,综合有色反演、分频能量、GR反演及相干能量梯度等地震属性能够实现2类溶洞垮塌体的预测,研究区不同类型垮塌体分布预测结果与油井产能具有较好对应关系。 展开更多
关键词 溶洞垮塌 物理模拟 垮塌模式 垮塌预测 深层碳酸盐岩储层 塔河油田
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深部花岗岩50℃卸荷蠕变试验研究 被引量：2
6
作者 张龙云 杨尚阳 +1 位作者 张强勇 丁炎志 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期294-302,共9页
为研究深部花岗岩在温度作用下的卸荷蠕变特性,采用岩石全自动三轴流变仪开展了花岗岩在温度50℃、围压10、20、30 MPa条件下的卸荷蠕变试验,分析了花岗岩高温卸荷蠕变特征、宏观破坏模式和微细观损伤破坏机理.试验结果表明:在温度效应... 为研究深部花岗岩在温度作用下的卸荷蠕变特性,采用岩石全自动三轴流变仪开展了花岗岩在温度50℃、围压10、20、30 MPa条件下的卸荷蠕变试验,分析了花岗岩高温卸荷蠕变特征、宏观破坏模式和微细观损伤破坏机理.试验结果表明:在温度效应条件下,花岗岩高压卸荷蠕变会产生较大变形;50℃卸荷蠕变条件下,花岗岩的蠕变性能随着围压的卸载而呈指数变化,初始卸荷围压越高,花岗岩越早出现蠕变变形;花岗岩高温卸荷蠕变破坏模式主要为共轭剪切破坏,蠕变作用促使岩石内部损伤裂隙扩展并形成裂隙面而失效破坏;岩石高温卸荷蠕变破坏强度约为常温三轴强度的1/3,其黏聚力和内摩擦角也比常规指标减少30%以上. 展开更多
关键词 高温洞室 深部花岗岩 高温卸荷 蠕变特性 破坏模式
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硬脆性岩石卸荷流变特性及拟合回归分析 被引量：1
7
作者 张龙云 张强勇 +1 位作者 杨尚阳 丁炎志 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2017年第1期6-11,共6页
通过开展花岗岩室内三轴卸荷流变试验,研究硬脆性岩石的卸荷流变力学特性、变形特征及破坏特征,分析岩石的破裂机制。结果表明,改进的Mohr-Coulomb强度准则能够较好地描述岩石卸荷流变破坏强度特性,改进的对数型卸荷蠕变方程能够有效地... 通过开展花岗岩室内三轴卸荷流变试验,研究硬脆性岩石的卸荷流变力学特性、变形特征及破坏特征,分析岩石的破裂机制。结果表明,改进的Mohr-Coulomb强度准则能够较好地描述岩石卸荷流变破坏强度特性,改进的对数型卸荷蠕变方程能够有效地反映和预测硬脆性岩石的卸荷蠕变变形特征。研究成果旨在为硬脆性岩石的卸荷流变力学特性研究提供借鉴。 展开更多
关键词 硬脆性岩石 卸荷流变试验 强度准则 蠕变方程 回归分析
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