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基于动静组合加载力学试验的深部开采岩石力学研究进展与展望 被引量：57
1
作者 李夕兵 宫凤强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期846-866,共21页
深部围岩开采前处于高静应力状态,开采(开挖)过程中不可避免承受机械或爆破开挖带来的开采扰动、卸载扰动以及应力调整扰动作用,属于典型的动静组合受力状态。用动静组合加载力学研究深部开采岩石力学问题更加符合深部围岩开采的实际情... 深部围岩开采前处于高静应力状态,开采(开挖)过程中不可避免承受机械或爆破开挖带来的开采扰动、卸载扰动以及应力调整扰动作用,属于典型的动静组合受力状态。用动静组合加载力学研究深部开采岩石力学问题更加符合深部围岩开采的实际情况。从深部围岩开采受力全过程出发,介绍了"岩石动静组合力学"概念和试验研究的提出过程,阐述了岩石动静组合力学试验研究从一维状态到二维状态再到三维状态的发展历程,并重点介绍了真三轴动静组合加载岩石力学试验系统的研制情况和取得的研究进展。根据对深部开采岩石力学科学认识的不断深入,结合动静组合加载岩石力学试验相关研究结果,揭示了深部岩石在各种动静组合受力状态下的力学响应、破坏特征以及能量规律,科学再现并解释了岩爆、板裂及冲击地压等非常规岩石破坏现象和机理。在此基础上,系统总结了真三轴动静组合加载岩石力学试验机的共同特点,并提出了未来研究的4个重点发展方向:(1)发展能实现"三维高静应力+卸载+冲击扰动"功能的真三轴SHPB动静组合加载试验机;(2)发展大尺寸岩石内部卸荷真三轴试验机;(3)基于三维动静组合加载岩石力学试验聚焦深部围岩发生岩爆灾害的能量机理;(4)开展深部原位保真取芯的三维动静组合加载岩石力学试验。 展开更多
关键词 岩石力学 深部开采 动静组合加载 真三轴 高应力 卸载 扰动 岩爆
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岩石强度准则的真三轴压力试验检验与分析 被引量：44
2
作者 高延法 陶振宇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第4期26-32,共7页
本文探讨了脆性破坏岩石的强度准则。根据应力空间岩石强度极限曲面的特征,选择能够反映岩石强度极限曲面特征的双剪应力和八面体剪应力两类强度准则,进行岩石强度极限曲面的回归分析,并做了红砂岩真三轴压力强度试验。根据真三轴压力... 本文探讨了脆性破坏岩石的强度准则。根据应力空间岩石强度极限曲面的特征,选择能够反映岩石强度极限曲面特征的双剪应力和八面体剪应力两类强度准则,进行岩石强度极限曲面的回归分析,并做了红砂岩真三轴压力强度试验。根据真三轴压力强度试验资料,通过对八种岩石强度准则的回归分析对比,推荐两种三参数的双剪应力和八面体剪应力强度准则。 展开更多
关键词 岩石 强度 真三轴 压力 试验 分析
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一种新型真三轴巷道模型试验台的研制 被引量：44
3
作者 姜耀东 刘文岗 赵毅鑫 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第21期3727-3731,共5页
介绍了一种新型真三轴巷道平面模型试验台的设计原理和技术特征。该试验台采用 6 个液压枕加载,最大施加载荷为 10 MPa,具有整体刚度好、柔性加载、受载均匀、伺服稳定等特点,能够实现效果较好的真三轴巷道模型试验。同时,介绍了与之配... 介绍了一种新型真三轴巷道平面模型试验台的设计原理和技术特征。该试验台采用 6 个液压枕加载,最大施加载荷为 10 MPa,具有整体刚度好、柔性加载、受载均匀、伺服稳定等特点,能够实现效果较好的真三轴巷道模型试验。同时,介绍了与之配套的相似材料技术和有关巷道稳定性模拟试验的部分研究成果。 展开更多
关键词 真三轴 加载 模型试验 整体刚度 载荷 巷道稳定性 液压 巷道 相似材料 模拟试验
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多功能真三轴流固耦合试验系统的研制与应用 被引量：46
4
作者 尹光志 李铭辉 +5 位作者 许江 王维忠 李文璞 李星 宋真龙 邓博知 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2436-2445,共10页
为了更真实地模拟地下煤岩体所处的三向不等主应力状态,同时揭示真三轴流固耦合条件下煤岩的力学特性与流体在其中的渗流规律,自行研制多功能真三轴流固耦合试验系统,该系统主要由框架式机架、真三轴压力室、加载系统、内密封渗流系统... 为了更真实地模拟地下煤岩体所处的三向不等主应力状态,同时揭示真三轴流固耦合条件下煤岩的力学特性与流体在其中的渗流规律,自行研制多功能真三轴流固耦合试验系统,该系统主要由框架式机架、真三轴压力室、加载系统、内密封渗流系统、控制和数据测量、采集系统及声发射监测系统组成。该系统的先进性和创新性如下:(1)可实现多种复杂应力路径下单轴、双轴、真三轴应力状态下煤岩力学特性与流体渗流规律研究;(2)为了实现多轴联动保证试件中心点不变,设计3种新的加卸载控制方式(追踪力Trace-F、追踪位移Trace-D、追踪位移修正Trace-Df);(3)特殊设计的内密封渗流系统配合伺服增压系统,首次实现了真三轴应力条件下气液的自由渗流控制与监测;(4)试验系统采取两向刚性+一向柔性或刚性加载方式,尽量减小了端部摩擦效应的影响,同时整个加载系统动态控制,频率高,输入信号多样,可完成多种特殊试验;(5)特殊设计了一种多功能加卸载压头,可完成真三轴应力条件下的水力压裂试验;(6)试验系统可在2个方向分别提供6 000 k N,1个方向提供4 000k N的载荷,同时通过伺服增压系统,最大可提供60 MPa的流体压力。利用一系列测试方法和试验对该系统的准确性和可靠性进行验证,结果表明试验系统准确可靠。该试验系统的研制为研究真三轴流固耦合条件下煤岩的力学特性与流体渗流规律提供新手段,可推进二氧化碳地质储存、油气高效开采和深部岩土工程等问题的深入研究。 展开更多
关键词 岩石力学 真三轴 流固耦合 水力压裂 渗透率
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深层页岩在高水平应力差作用下压裂裂缝形态实验研究 被引量：32
5
作者 考佳玮 金衍 +4 位作者 付卫能 桑宇 曾波 向建华 黄浩勇 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1332-1339,共8页
针对高水平地应力差下的深层页岩开展真三轴水力压裂物模实验,分析其裂缝形态和影响因素。实验结果表明:高水平地应力差下水力裂缝沿垂直最小主应力方向起裂并扩展成横切缝,受层理和天然裂缝的影响会发生穿透、沟通或转向行为,深层页岩... 针对高水平地应力差下的深层页岩开展真三轴水力压裂物模实验,分析其裂缝形态和影响因素。实验结果表明:高水平地应力差下水力裂缝沿垂直最小主应力方向起裂并扩展成横切缝,受层理和天然裂缝的影响会发生穿透、沟通或转向行为,深层页岩裂缝形态可以分为4种:单一横切缝、伴随层理开启的多横切缝网,转向缝网和受天然裂缝影响的复杂缝网;水平地应力差的增大会增加水力裂缝的穿透能力;起裂压力越大,裂缝形态越复杂;先注入高黏度压裂液可以形成水平主缝,之后注入低黏度压裂液造分支缝,可以有效提升深层页岩改造体积。该实验结果可以为深层页岩压裂方案设计提供参考。 展开更多
关键词 岩石力学 深层页岩 高水平应力差 真三轴 水力压裂 裂缝扩展 交替注液
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土体两种各向异性的区别与联系 被引量：28
6
作者 张坤勇 殷宗泽 梅国雄 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1599-1604,共6页
原生和次生各向异性是土体的重要特性,两种各向异性既有区别,又有联系,都与土体所具有的结构性特点密切相关,但所产生的条件和机理有所不同。两种各向异性的区别集中体现在应力–应变关系矩阵上。复杂应力状态下砂土真三轴试验结果表明... 原生和次生各向异性是土体的重要特性,两种各向异性既有区别,又有联系,都与土体所具有的结构性特点密切相关,但所产生的条件和机理有所不同。两种各向异性的区别集中体现在应力–应变关系矩阵上。复杂应力状态下砂土真三轴试验结果表明,次生各向异性对土体应力–应变关系有很大影响,是土体特性的本质体现,在某些工程实践中,对于土体应力变形分析的结果影响很大,土工数值分析中应当充分考虑其影响。 展开更多
关键词 土力学 原生各向异性 次生各向异性 真三轴
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裂缝性页岩储层水力裂缝非平面扩展实验 被引量：28
7
作者 侯冰 程万 +2 位作者 陈勉 谭鹏 杨立峰 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期81-86,共6页
开发页岩气藏通常需要采用大规模的水力压裂工艺技术,而页岩储层中的天然裂缝、层理面对水力裂缝的扩展路径又有着非常重要的影响。研究天然裂缝对水力裂缝扩展的影响可为现场预测水力裂缝扩展方向以及实施缝网压裂提供技术支撑。为此,... 开发页岩气藏通常需要采用大规模的水力压裂工艺技术,而页岩储层中的天然裂缝、层理面对水力裂缝的扩展路径又有着非常重要的影响。研究天然裂缝对水力裂缝扩展的影响可为现场预测水力裂缝扩展方向以及实施缝网压裂提供技术支撑。为此,选取4块尺寸为400mm×400mm×400mm的下志留统龙马溪组页岩露头标本,来进行真三轴水力压裂实验和声发射监测,以便研究水力裂缝与天然裂缝的沟通行为。实验结果表明:水力裂缝遇到天然裂缝时可发生转向或者穿透天然裂缝,形成一种空间非平面裂缝网络;大开度、低胶结强度的天然裂缝容易导致水力裂缝转向,难以形成新的主水力裂缝面;水力裂缝穿透层理面时,流入到层理面上的压裂液呈椭圆状分布;水力裂缝从岩石本体起裂的方向上声发射点较集中,沿着天然裂缝扩展的方向上声发射点少。结论认为:1水力裂缝能否穿透天然裂缝与天然裂缝的开度、胶结强度有关;2裂缝性页岩储层水力压裂易形成空间非平面网状裂缝;3与主裂缝面相比,压裂液进入到层理面的体积较少。 展开更多
关键词 天然裂缝 页岩 层理面 真三轴 非平面扩展 裂缝网络 水力压裂 体积压裂
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深层页岩真三轴变排量水力压裂物理模拟研究 被引量：27
8
作者 曾义金 周俊 +7 位作者 王海涛 左罗 蒋廷学 仲冠宇 郭印同 常鑫 王磊 杨春和 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1758-1766,共9页
针对深层页岩高水平应力差(水平应力差大于10 MPa)条件,为明确深层页岩复杂缝网形成规律,探究促进缝网形成的施工手段。设计脉冲升排量、阶梯升排量和恒定排量3种压裂模式,利用室内大型真三轴水力压裂物理模拟实验,并结合声发射监测和... 针对深层页岩高水平应力差(水平应力差大于10 MPa)条件,为明确深层页岩复杂缝网形成规律,探究促进缝网形成的施工手段。设计脉冲升排量、阶梯升排量和恒定排量3种压裂模式,利用室内大型真三轴水力压裂物理模拟实验,并结合声发射监测和压后岩心剖切照片,分析3种不同压裂模式下水力裂缝起裂、扩展规律。实验结果表明:压裂液总泵注量一定程度能反映压后裂缝的复杂程度,压裂液累计注入量越高,形成的缝网越复杂;脉冲升排量压裂模式停注憋压阶段有利于压裂液渗入天然裂缝,从而激活天然裂缝;压裂液排量对复杂缝网的形成有较大影响,小排量有利于打开原生天然裂缝,而高排量使得水力裂缝直接穿过原生天然裂缝;页岩中天裂缝是形成复杂缝网的物质基础,打开和沟通这些天然裂隙尤为重要。通过室内物理模拟实验研究,以期为现场深层压裂施工设计提供一定参考。 展开更多
关键词 岩石力学 深层页岩 水力压裂 真三轴 变排量 物理模拟
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不同中主应力条件下粗粒土应力变形特性试验研究 被引量：27
9
作者 潘家军 程展林 +3 位作者 余挺 江洎洧 左永振 徐晗 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2078-2084,共7页
采用长江科学院大型真三轴仪,对粗粒土进行了一系列不同中主应力系数条件下的真三轴试验和平面应变试验,研究了中主应力对粗粒土的应力变形的影响规律。试验结果表明,中主应力比b一定时,应力–应变关系曲线的斜率和峰值强度随着固结压... 采用长江科学院大型真三轴仪,对粗粒土进行了一系列不同中主应力系数条件下的真三轴试验和平面应变试验,研究了中主应力对粗粒土的应力变形的影响规律。试验结果表明,中主应力比b一定时,应力–应变关系曲线的斜率和峰值强度随着固结压力的增大而增加,在低围压条件下,体变关系曲线在加载过程中表现为先剪缩后剪胀的特性,而在高围压下,整个加载过程中表现剪缩的特性;固结压力一定时,随着b值的增大,应力在峰值后的软化现象愈加明显,体变全过程曲线表现出剪胀特征对应的固结压力越来越低,小主应变–大主应变关系曲线的斜率绝对值增大。研究成果可为进一步研究粗粒土的本构模型奠定基础。 展开更多
关键词 粗粒土 真三轴 中主应力 试验 应力应变
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砂煤互层水力裂缝穿层扩展机理 被引量：25
10
作者 高杰 侯冰 +2 位作者 谭鹏 郭小锋 常智 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S2期428-433,共6页
临兴地区含煤岩系地层纵向互层发育煤层、致密砂岩层产层组,当砂煤薄层组合开发时,受界面胶结性质、地应力差、压裂选层、煤层厚度、施工参数等因素的影响,难以判断裂缝是否垂向穿层。为了分析砂煤互层水力压裂裂缝穿层扩展规律,通过选... 临兴地区含煤岩系地层纵向互层发育煤层、致密砂岩层产层组,当砂煤薄层组合开发时,受界面胶结性质、地应力差、压裂选层、煤层厚度、施工参数等因素的影响,难以判断裂缝是否垂向穿层。为了分析砂煤互层水力压裂裂缝穿层扩展规律,通过选取砂煤天然露头岩样进行交错组合,利用大尺寸真三轴水力压裂系统开展了砂煤产层组组合的物理模拟实验,研究了压裂选层、层间胶结强度、煤层厚度、胶液和活性水对水力裂缝穿层扩展的影响。实验结果表明:在煤岩中起裂时,受煤岩层理和自身天然裂缝的影响,裂缝在扩展过程中,容易发生转向,使得裂缝形态复杂多样,不利于裂缝穿层;在砂岩层中起裂时,砂岩中水力裂缝形态简单,形成水力主缝,容易穿层扩展;当界面胶结强度较弱时,裂缝扩展至砂煤界面,容易发生转向,沿界面扩展,形成水平裂缝;煤层越厚越容易耗散水力能量,使得水力裂缝难以穿层扩展;胶液的造缝能力优于活性水,但其对储层伤害较重,压裂液类型的选取需根据现场压裂所需进行甄选。 展开更多
关键词 砂煤互层 真三轴 压裂选层 胶结强度 裂缝扩展
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基于颗粒流程序的真三轴应力状态下堆石体的变形和强度特性研究 被引量：24
11
作者 周伟 谢婷蜓 +1 位作者 马刚 常晓林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期3006-3012,3080,共8页
采用三维颗粒流程序,模拟了堆石体的真三轴试验,不仅研究了堆石体在三维应力条件下的宏观应力变形特点,而且将细观与宏观参数联系起来,进一步完善了对堆石体的研究。试验过程采用等中主应力比路径加载。通过比较堆石体真三轴颗粒流模型... 采用三维颗粒流程序,模拟了堆石体的真三轴试验,不仅研究了堆石体在三维应力条件下的宏观应力变形特点,而且将细观与宏观参数联系起来,进一步完善了对堆石体的研究。试验过程采用等中主应力比路径加载。通过比较堆石体真三轴颗粒流模型试验和室内真三轴试验结果,表明颗粒流程序能较好地模拟堆石体的力学特性。颗粒流数值试验结果表明,中主应力对堆石体在三向应力状态下的强度和变形特性均有显著的影响。应力比参数b从0～1变化过程中,中主应力面先压缩后膨胀,小主应力面一直处于压缩状态;中主应力对内摩擦角、弹性模量和泊松比也均有影响。从细观上看,围压越高,b值越大,颗粒配位数越大,孔隙率越小,故从细观角度解释了堆石体的宏观应力变形现象。 展开更多
关键词 堆石体 真三轴 PFC 数值试验 中主应力
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球应力和偏应力对粗粒土变形影响的真三轴试验研究 被引量：23
12
作者 施维成 朱俊高 +1 位作者 代国忠 卢曦 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期776-783,共8页
为了研究p,q,θσ单独变化对粗粒土变形的影响,使用河海大学TSW-40型真三轴仪,对粗粒土进行了等q等b(b=(σ2-σ3)/(σ1-σ3))试验,等p等b试验和等p等q试验,试验结果表明:q,b保持不变,p单独减小时,初期几乎不产生偏应变,但会产生膨胀的... 为了研究p,q,θσ单独变化对粗粒土变形的影响,使用河海大学TSW-40型真三轴仪,对粗粒土进行了等q等b(b=(σ2-σ3)/(σ1-σ3))试验,等p等b试验和等p等q试验,试验结果表明:q,b保持不变,p单独减小时,初期几乎不产生偏应变,但会产生膨胀的体积应变,随着p的减小,体积膨胀增大,偏应变也逐渐增大,但偏应变数值上比体积应变小,到后期体积应变和偏应变都加速发展,直至破坏;p的减小直接引起体积膨胀,体积膨胀后颗粒结构松动,进而导致偏应变的产生;p,b保持不变,q单独增大时,初期几乎不产生体积膨胀,但会产生偏应变,随着q的增大,偏应变增大,体积膨胀也逐渐增大,但体积应变数值上比偏应变小,到后期体积应变和偏应变都加速发展,直至破坏;q的增大直接产生偏应变,偏应变使得颗粒之间产生错动,进而导致体积膨胀的产生;p,q保持不变,应力罗德角θσ单独变化会产生不可恢复的体积应变和偏应变,但数值上很小。引入参数sp(sp=(p/q-p0/q0)/(1/Mf-p0/q0))和sq(sp=(q/p-q0/p0)/(Mf-q0/p0)),p0,q0分别为初始球应力和偏应力,Mf为破坏应力比,发现q,b保持不变,p单独减小时,dεv/dp与1/(1-sp)1/2-1成正比例关系,dεs/dp与-sp[1/(1-sp)1/2-1]成正比例关系,应力–剪胀方程为dεv/dεs=-1/sp;p,b保持不变,q单独增大时,dεs/dq与1/(1-sq)1/2-1成正比例关系,dεv/dq与-sq[1/(1-sq)1/2-1]成正比例关系,应力–剪胀方程为dεv/dεs=-sq。最后根据本文试验结果对粗粒土柔度矩阵元素的特性进行了分析。 展开更多
关键词 粗粒土 真三轴 应力应变 柔度矩阵
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基于真三轴试验的黄土结构性变化规律研究 被引量：22
13
作者 邓国华 邵生俊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期679-684,共6页
基于综合结构势理论,通过自主研发的真三轴仪,研究了原状黄土、重塑黄土和饱和黄土的应力-应变关系和土的结构性变化规律,针对反映黄土变形过程结构性演变的应力比结构性参数,揭示了不同含水率黄土结构性参数与广义剪应变关系随固结压... 基于综合结构势理论,通过自主研发的真三轴仪,研究了原状黄土、重塑黄土和饱和黄土的应力-应变关系和土的结构性变化规律,针对反映黄土变形过程结构性演变的应力比结构性参数,揭示了不同含水率黄土结构性参数与广义剪应变关系随固结压力、应力路径的变化规律,建立了数学描述模型,同时验证了真三轴仪和应力比结构性参数的可靠性。结果表明,土的状态不同,其应力-应变关系存在明显差异。原状土更易呈现应变软化或双曲线特性,而重塑土或饱和土更易呈现双曲线或应变硬化特性。随着剪切变形和含水率的增大,土的结构性均逐渐减小,而固结压力c和中主应力参数b值也会影响土的结构性变化规律。提出的结构性参数的拟合公式与理论和试验结合吻合较好,可推广工程应用。 展开更多
关键词 综合结构势 结构性参数 真三轴 应力路径
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国内真三轴试验仪的发展及应用 被引量：20
14
作者 张坤勇 殷宗泽 徐志伟 《岩土工程技术》 2003年第5期289-293,共5页
简要回顾了国内真三轴试验仪的发展历史 ,结合具体仪器对真三轴仪的典型类型、特点及试验分别作了描述 ;详细介绍河海大学ZSY 1复合型真三轴仪的组成及其特点 ;
关键词 真三轴 应力应变关系 试验
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从本构模型研究到试验和光纤监测技术研发 被引量：21
15
作者 殷建华 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-15,共15页
为研究土的基本性质,验证土的本构关系,监测建筑岩土结构,进行了以下5方面的研究:①土的次弹性本构模型和弹黏塑模型;②一维应变黏性土沉降计算;③一维应变下黏性土非线性蠕变和压缩;④双室三轴装置、真三轴加载装置、非饱和土–结构界... 为研究土的基本性质,验证土的本构关系,监测建筑岩土结构,进行了以下5方面的研究:①土的次弹性本构模型和弹黏塑模型;②一维应变黏性土沉降计算;③一维应变下黏性土非线性蠕变和压缩;④双室三轴装置、真三轴加载装置、非饱和土–结构界面直剪装置和土钉抗拔箱等试验技术的研发;⑤岩土结构光纤监测技术研发。研究结果表明:①次弹型模型较合理地描述土的非线性应力–应变关系和重要的剪应力产生剪胀或剪缩和平均应力产生偏应变(或剪应变);②等效时间得到的蠕变率适合任何加载历史或路径。土的蠕变率只与土的应力–应变状态点有关,与如何到达该点的过去的历史或者路径无关;③一维弹黏塑性模型是严格推导出来的非线性流变模型,适合任何加载条件和状态;④假设A方法低估了沉降,逻辑上是错的;假设B方法是对的,但用非线性流变模型的耦合固结分析不方便使用,由此提出了一基于假设B的简化方法,可适合各种应力–应变状态和加载–卸载–再加载情况;⑤一个有极限的非线性函数很适合土的非线性蠕变和非线性压缩;⑥刚柔结合的真三轴加载装置很好地解决了加载干扰问题和土样应力–应变不均问题,直剪仪可测非饱和土与结构界面的强度参数,土钉抗拔箱可控制可监测多种参数,可用于研究土钉在多种条件下的抗拔力及其机理;⑦两种光纤技术有其优点,可用于岩土结构监测。 展开更多
关键词 本构模型 次弹性模型 弹黏塑模型 流变 双室三轴 真三轴 直剪 光纤传感器
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基于煤系渗透率各向异性测试的水平井穿层压裂效果模拟 被引量：20
16
作者 李丹琼 张士诚 +2 位作者 张遂安 杨立源 肖凤朝 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期988-994,共7页
应用自主研发的真三轴渗透仪,开展了煤样及顶、底板岩样的三轴渗透率测定。基于实验结果,通过有限元三维数值模拟方法,研究了渗透率各向异性对深部煤层顶板水平井穿层压裂裂缝扩展的影响。模拟结果表明:1真三轴渗透仪可以实现三轴差异... 应用自主研发的真三轴渗透仪,开展了煤样及顶、底板岩样的三轴渗透率测定。基于实验结果,通过有限元三维数值模拟方法,研究了渗透率各向异性对深部煤层顶板水平井穿层压裂裂缝扩展的影响。模拟结果表明:1真三轴渗透仪可以实现三轴差异化应力加载,突破了常规拟三轴渗透仪无法分别加载水平最大主应力和水平最小主应力的瓶颈,可以使实验条件与地层条件更为接近。2高阶无烟煤与顶板粉砂岩的真三轴渗透率测试结果都呈现出明显的各向异性特征。无论是高阶无烟煤,还是顶板粉砂岩,垂直层理方向的渗透率都小于平行层理方向者。对于无烟煤,平行层理方向的渗透率也存在明显差别,垂直端割理方向的渗透率大于垂直面割理方向渗透率值。3考虑渗透率各向异性模型与均质模型相比,压裂模拟过程中,破裂压力和施工压力增高,孔隙压力叠加程度增大;模拟最终时刻的整体裂缝形态更加短宽,且缝高增大。 展开更多
关键词 煤层气 穿层压裂 真三轴 渗透率 各向异性 裂缝扩展
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应力劳台角对孔隙压力发展的影响 被引量：16
17
作者 李锦坤 张清慧 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第4期17-23,共7页
通过中密承德砂在π平面上应力劳台角按不同规律变化的真三轴试验，研究了在不同应力条件下应力劳台角对孔压发展的影响规律。试验研究表明，在较低应力比（不发生剪胀）下，应力劳台角旋转３６０°产生的孔压累积值可达到平均主应... 通过中密承德砂在π平面上应力劳台角按不同规律变化的真三轴试验，研究了在不同应力条件下应力劳台角对孔压发展的影响规律。试验研究表明，在较低应力比（不发生剪胀）下，应力劳台角旋转３６０°产生的孔压累积值可达到平均主应力ｐ的１５％～２５％，在较高应力比（出现剪胀）下，应力劳台角旋转３６０°产生的孔压累积值可达到平均主应力ｐ的３０％。不同应力路径也会对孔压有显著影响。 展开更多
关键词 真三轴 应力劳台角 孔隙压力
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真三轴加卸载条件下组合煤岩冲击破坏特征研究 被引量：19
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作者 张晨阳 潘俊锋 +1 位作者 夏永学 杨光宇 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1522-1533,共12页
采用真三轴试验系统对煤岩组合体开展加卸载实验,探究不同煤厚比例组合体的力学行为响应特征,分析煤厚比例对组合体冲击破坏特征的影响规律。结果表明:(1)随着煤厚比例的增加,试样形成较多的X型共轭剪切裂纹,强度呈现出明显的下降趋势,... 采用真三轴试验系统对煤岩组合体开展加卸载实验,探究不同煤厚比例组合体的力学行为响应特征,分析煤厚比例对组合体冲击破坏特征的影响规律。结果表明:(1)随着煤厚比例的增加,试样形成较多的X型共轭剪切裂纹,强度呈现出明显的下降趋势,下降梯度逐渐减小,冲击破坏特征逐渐明显;(2)试样变形主要发生在初始应力加载阶段及垂向应力再加载阶段,最大主应变是试样变形的最主要构成部分;(3)不同煤厚比例试样的全应力–应变曲线特征相似,随着煤厚比例的增加,试样的塑性变形逐渐增加。根据实验结果分析,在开采及地质条件相似情况下,底板冲击趋势随底煤厚度的增加而增加,增加梯度逐渐降低;当底煤厚度增加到一定程度时,底煤厚度的再增加对底板冲击无明显叠加影响。研究成果可为深入认识底板冲击地压发生机制及建设防控技术中试平台并开展工程仿真研究提供参考。 展开更多
关键词 采矿工程 底板冲击地压 煤岩组合体 真三轴 加卸载
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基于实时CT扫描的岩石真三轴条件下三维破裂演化规律 被引量：17
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作者 李兆霖 王连国 +2 位作者 姜崇扬 陆银龙 李文帅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期937-949,共13页
实时准确掌握岩石破坏全过程中内部裂隙扩展演化规律,对于科学指导地下岩体工程稳定性控制,推动矿山资源安全开采具有重要的工程意义。研制一套能够与CT扫描系统配套的真三轴加载试验设备,位于CT扫描区域的设备部件均采用新型碳纤维材... 实时准确掌握岩石破坏全过程中内部裂隙扩展演化规律,对于科学指导地下岩体工程稳定性控制,推动矿山资源安全开采具有重要的工程意义。研制一套能够与CT扫描系统配套的真三轴加载试验设备,位于CT扫描区域的设备部件均采用新型碳纤维材料的设计,包含竖向加载系统、横向加载系统、真三轴压力室等核心部件,使得X射线能够有效通过装置中预先设计的CT扫描区域,实现了真三轴应力环境下实时CT扫描的功能。利用该设备开展了三轴不同应力条件下完整岩石和含裂隙岩石加载实时CT扫描试验,获得了整个加载过程中岩石应力-应变曲线。获取了不同工况下岩石内部裂纹形态的空间三维CT特征,结果发现:与CTT条件下岩石内部裂纹复杂的空间扩展形态相比,TTT条件下岩石内部裂纹空间形态简单,为一沿σ_(2)方向的平面裂纹。说明了真三轴条件下岩石内部裂隙具有明确的扩展方向(沿σ_(2)方向扩展)。TTT-c2(含裂隙且沿σ_(2)方向)和TTT-c3(裂隙沿σ_(3)方向) 2种工况下岩石内部均出现了4条萌生裂纹,但前者萌生裂纹均与预制裂纹前缘线共面,而且预制裂纹面仍然基本保持完整;后者均与预制裂纹前缘线垂直,呈现横切预制裂隙的趋势,最终形成了复杂的裂隙网络,导致预制裂隙多处出现挤压破坏。真三轴3种工况下所有的裂纹倾角分布极为集中,均与σ_(2)方向大致平行,表明了中间主应力对岩石内部萌生裂纹扩展方向起到决定性的作用,岩石内部裂隙扩展发育过程强烈依赖中间主应力方向。 展开更多
关键词 岩石 真三轴 实时CT 裂隙扩展 空间三维重构
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中间主应力对砂岩扩容及强度特性影响 被引量：17
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作者 尹光志 鲁俊 +3 位作者 李星 边光 宋真龙 刘玉冰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期879-885,共7页
基于自主研发的"多功能真三轴流固耦合试验系统",进行了真三轴应力(σ1﹥σ2﹥σ3)条件下,保持体应力不变、改变中主应力系数的砂岩强度试验,探讨了不同中主应力系数条件下砂岩的变形、强度及剪切破坏特性。试验结果表明:在... 基于自主研发的"多功能真三轴流固耦合试验系统",进行了真三轴应力(σ1﹥σ2﹥σ3)条件下,保持体应力不变、改变中主应力系数的砂岩强度试验,探讨了不同中主应力系数条件下砂岩的变形、强度及剪切破坏特性。试验结果表明:在真三轴应力条件下,扩容起点随中主应力系数b的增大而呈递减趋势。应力加载过程中扩容存在明显的阶段性:随最大主应力的增加,稳定压缩段,体应变近似呈线性递增趋势;加速扩容段,体应变近似呈二次函数增大,且应变速率呈线性增大。保持体应力不变条件下,砂岩峰值强度随中主应力系数b的增大而逐渐降低,符合修正Lade准则。试验应力条件下,岩样主要发生双斜面对称剪切破坏,剪切破坏面倾角随b的增加呈线性增大。 展开更多
关键词 真三轴 扩容 中主应力系数 强度 剪切破坏
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