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渗透-应力耦合作用下灰岩压缩破坏及声发射特性分析 被引量：12
1
作者 宋战平 程昀 +4 位作者 杨腾添 霍润科 王军保 刘新荣 周冠南 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2751-2759,共9页
富水隧道围岩体挖掘过程中,复杂的渗透-应力耦合作用经常导致岩体内部结构演化具有不稳定性,进而诱发围岩体的劣化与失稳,这对地下渗流岩体稳定性的研究提出了更高的要求。为研究贵阳下麦西隧道进口区灰岩的宏观力学和声发射特性,利用... 富水隧道围岩体挖掘过程中,复杂的渗透-应力耦合作用经常导致岩体内部结构演化具有不稳定性,进而诱发围岩体的劣化与失稳,这对地下渗流岩体稳定性的研究提出了更高的要求。为研究贵阳下麦西隧道进口区灰岩的宏观力学和声发射特性,利用自主研发的渗透-应力耦合试验装置进行了不同渗透水压下的单轴压缩破坏、声发射和压汞试验,分析了灰岩的应力-应变、峰值强度、特征应力、破裂和声发射特性以及劣化机制等。研究结果表明:随渗透水压力增大,灰岩压密阶段延长而弹性阶段相对缩短,峰值应力为指数衰减;闭合应力和损伤应力均随渗透水压力增加呈线性减小,而随峰值应力增大而增加,表明溶蚀作用增加了灰岩损伤敏感程度;渗透水压力对灰岩破裂形式未造成较大影响,以劈裂破坏为主,且碎块均匀度与渗透水压力、峰值应力均为指数关系;不同渗透水压力下,灰岩声发射振铃计数大致经历了“平静-发展-突增-跌落”过程,水岩作用弱化了灰岩结构稳定性,导致应变能提前释放;渗透水对灰岩具有溶蚀和引裂作用,随渗透水压力增加,单位质量孔隙体积呈指数增加,起裂应力呈线性衰减。研究结果可为地下富水岩体的开挖的稳定性及减防灾分析提供理论基础。 展开更多
关键词 渗透-应力耦合 灰岩 压缩破坏 声发射特性
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考虑不同尺度孔隙压缩敏感性的砂岩渗透特性研究 被引量：3
2
作者 田佳丽 王惠民 +4 位作者 刘星星 向雷 盛金昌 罗玉龙 詹美礼 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期405-415,共11页
以往的研究多是从宏观层面建立孔隙压缩敏感性与渗透率之间的关系,缺乏砂岩不同尺度孔隙结构改变对渗透率演化规律的认识。从细观孔隙层面来看,不同尺度孔隙在应力作用下闭合程度差异明显,考虑不同尺度下孔隙压缩敏感性对准确预测渗透... 以往的研究多是从宏观层面建立孔隙压缩敏感性与渗透率之间的关系,缺乏砂岩不同尺度孔隙结构改变对渗透率演化规律的认识。从细观孔隙层面来看,不同尺度孔隙在应力作用下闭合程度差异明显,考虑不同尺度下孔隙压缩敏感性对准确预测渗透率演化至关重要。因此,利用多场耦合核磁共振试验平台开展了砂岩渗流-应力耦合试验,获得了不同应力作用下砂岩渗透率以及孔径分布曲线的变化规律,将孔径分成大孔(>1μm)、中孔(0.1~lμm)、小孔(<0.1μm)3类,计算了砂岩不同尺度孔隙压缩系数及其转化因子,提出了考虑不同尺度孔隙压缩敏感性的砂岩渗透率计算公式。结果发现:砂岩不同尺度孔隙的压缩性差异明显,大尺度孔隙的压缩敏感性更强;考虑不同尺度孔隙压缩敏感性的渗透率公式与试验值具有较好的一致性。 展开更多
关键词 渗透-应力耦合 孔径分布 压缩敏感性 砂岩 渗透率演化
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不同损伤状态下煤岩渗透特性的试验研究
3
作者 王国墀 《陕西煤炭》 2015年第3期16-18,共3页
对不同围压状态下不同损伤程度煤岩的渗透特性进行了试验研究,研究结果表明:煤岩渗透性与损伤程度关系密切,其渗透性演化规律与损伤演化规律一致;围压对煤岩的渗透率影响较大,损伤程度相同时,围压越大煤岩渗透率越小。
关键词 煤岩 渗透率演化 损伤演化 渗透-应力耦合
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渗透压—应力耦合作用下煤体常规三轴试验的颗粒流模拟 被引量：13
4
作者 王刚 王锐 +2 位作者 武猛猛 王鹏飞 周煜明 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期537-546,共10页
为了研究在渗透压-应力耦合作用下围压和瓦斯压力对煤体变形破坏规律的影响,借助PFC2D软件进行了340组抗压及抗拉试验模拟,建立了煤体宏观力学参数与细观参数之间的关系。利用平行黏结模型和推导得出的细观参数,对煤体进行了不同围压和... 为了研究在渗透压-应力耦合作用下围压和瓦斯压力对煤体变形破坏规律的影响,借助PFC2D软件进行了340组抗压及抗拉试验模拟,建立了煤体宏观力学参数与细观参数之间的关系。利用平行黏结模型和推导得出的细观参数,对煤体进行了不同围压和瓦斯压力条件下常规三轴试验的颗粒流模拟,并将模拟结果与物理试验结果进行对比及误差分析,对煤体宏观力学参数的变化规律进行了总结。分析结果表明,经过推导得到的宏细观参数关系,可以控制模拟结果的误差在10%之内,能较好地模拟煤体的力学特征;围压增大时,煤体的抗压强度、残余强度及弹性模量呈增大趋势,泊松比以及煤体的破裂角度变小,与物理试验所得围压对煤体的刚度和强度起增强作用的结论一致;瓦斯压力的升高会导致煤体抗压强度,残余强度及弹性模量减小,泊松比以及煤体破裂角度变大,验证了物理试验中瓦斯压力对煤体强度具有劣化作用的结论。 展开更多
关键词 渗透压-应力耦合 常规三轴试验 颗粒流模拟 宏细观参数
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渗透压–应力耦合作用下页岩渗透性试验 被引量：11
5
作者 左宇军 孙文吉斌 +1 位作者 邬忠虎 许云飞 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期3253-3260,共8页
为了探究渗透压-应力耦合作用下页岩的渗透性,选用岩石伺服三轴试验系统,在不同渗透压差和围压条件下对页岩进行全应力、应变渗透性试验。分析页岩不同变形阶段与渗透率的关系,探讨页岩破坏过程中形成的局部压缩带与渗透性的关联性。试... 为了探究渗透压-应力耦合作用下页岩的渗透性,选用岩石伺服三轴试验系统,在不同渗透压差和围压条件下对页岩进行全应力、应变渗透性试验。分析页岩不同变形阶段与渗透率的关系,探讨页岩破坏过程中形成的局部压缩带与渗透性的关联性。试验结果表明:相同渗透压差、不同围压下,初始渗透率随着围压增大而呈不同程度的减小,峰值强度随着围压增加而增大;相同围压、不同渗透压差下,试样渗透率随着渗透压差增加而呈不同程度的增大,但是峰值强度有一定程度的降低;试验结果表明,页岩出现了局部压缩带的现象,压缩带的出现对渗透率增加有着抑制的作用,它的出现并不是页岩脆-延转换临界点出现的特征,而是孔裂隙萌生、扩展并开始软化的标志性特征;页岩试样在高围压条件下出现硬化现象,在低围压条件下的页岩试样内部孔裂隙渗流网络的形成早于高围压下硬化的页岩试样,破坏模式以高角度剪切破坏为主。研究页岩不同应力环境下的渗透性,对揭示页岩气开发过程中页岩的渗流机制具有实际意义。 展开更多
关键词 岩石力学 页岩 渗透压-应力耦合 渗透性 压缩带
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渗透压-应力耦合作用下泥岩三轴流变实验及其流变本构 被引量：4
6
作者 王新刚 胡斌 +2 位作者 唐辉明 胡新丽 贾鹏飞 《地球科学（中国地质大学学报）》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期886-894,共9页
渗透压与应力耦合作用下泥岩的流变实验及其本构研究,对岩土工程长期稳定性分析具有重要的意义.采用岩石温度-应力-渗流耦合三轴流变仪,对泥岩进行了渗透压-应力耦合作用下、干燥状态下两种状态的三轴流变试验,并对两种状态下流变破坏... 渗透压与应力耦合作用下泥岩的流变实验及其本构研究,对岩土工程长期稳定性分析具有重要的意义.采用岩石温度-应力-渗流耦合三轴流变仪,对泥岩进行了渗透压-应力耦合作用下、干燥状态下两种状态的三轴流变试验,并对两种状态下流变破坏后泥岩断口进行了电镜扫描.研究结果表明:(1)渗透压-应力耦合作用下泥岩应变与时间关系实测曲线中应变曲线出现突变现象的次数明显高于干燥状态下泥岩的流变曲线,说明渗透压对泥岩具有较强的损伤效应;(2)因渗透压的作用,致使渗透压-应力耦合下泥岩在轴向应变、环向应变和体积应变总量上远大于干燥态流变岩样的应变总量,渗透压-应力耦合下泥岩发生流变破坏的应力荷载为干燥状态泥岩荷载的66.7%,渗透压对岩石强度有明显的减弱影响;(3)两种状态下流变破坏后泥岩断口进行电镜扫描后,细观破裂特性对比发现,在渗透压-应力耦合作用下,岩石强度加速降低;(4)对两种状态下泥岩试验成果的流变模型进行了预测,采用所提出的改进的西原本构模型来描述泥岩的流变变形行为,拟合结果显示:改进的西原本构模型能够较好地模拟两种状态下泥岩的全过程流变变形行为,并获得了流变变形特征的本构模型参数值,为渗透压-应力耦合下岩土体长期变形研究奠定了重要基础. 展开更多
关键词 渗透压-应力耦合 三轴流变实验 细观破裂特性 改进的西原模型 本构参数 数值模拟
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渗透压–应力耦合作用下砂岩渗透率与变形关联性三轴试验研究 被引量：57
7
作者 俞缙 李宏 +3 位作者 陈旭 蔡燕燕 武娜 穆康 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1203-1213,共11页
为了探讨渗透压–应力耦合作用下岩石渗透率与变形的关联性,采用岩石伺服三轴试验系统,在不同围压和渗透压条件下,利用稳态法对砂岩全应力–应变过程进行渗透率试验研究。根据试样渗透率变化与其破坏过程的对应关系,分析全应力–应变过... 为了探讨渗透压–应力耦合作用下岩石渗透率与变形的关联性,采用岩石伺服三轴试验系统,在不同围压和渗透压条件下,利用稳态法对砂岩全应力–应变过程进行渗透率试验研究。根据试样渗透率变化与其破坏过程的对应关系,分析全应力–应变过程中试样渗透率随其脆性、延性变化的特点及渗透率–轴向应变和渗透率–体积应变之间的关联性。试验结果表明:(1)在渗透压–应力耦合作用下,试样初始渗透率、峰值强度随着围压与渗透压的改变而改变。(2)在渗流场–应力场耦合作用下连续加载的全应力–应变过程中,渗透率先随着轴向应变的增大而逐渐减小,进入弹塑性阶段后,渗透率变化曲线随围压变化呈现增大、持平及减小3个不同趋势。其中,渗透率曲线持平的现象为三轴渗透试验研究中的新现象。(3)围压较高时,若形成局部压缩带,则试样进入弹塑性阶段后,渗透率的变化趋势是由岩石微裂隙的萌生、扩展与岩石骨架颗粒压碎这2个主要因素共同决定的。(4)岩石微裂隙的萌生、扩展对渗透率增大起积极作用,岩石骨架颗粒压碎形成的压缩带对渗透率增大起抑制作用。(5)岩石进入塑性阶段后,随围压增大,渗透率由上升趋势转变为下降趋势的现象先于脆–延转换的临界状态发生。(6)岩石的体积应变对渗透率有一定影响,在脆–延转换阶段存在体积应变增大而渗透率减小的现象,这需要其他能够更精确地测量体积应变变化的试验进一步验证。 展开更多
关键词 岩石力学 渗透压–应力耦合 渗透率 三轴压缩 压缩带 全应力–应变过程 脆–延转换
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