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高孔隙岩石变形的离散单元模型
被引量：
15
1
作者
王宝善
陈顒
+2 位作者
葛洪魁
宋丽莉
Wong Teng-Fong
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2005年第6期1336-1342,共7页
实验和野外观测表明颗粒破碎显著影响高孔隙岩石的变形特征.为建立高孔隙岩石变形的数值模型,我们以弹性理论为基础并根据问题的特征进行合理简化,给出了一种颗粒破碎机制,并根据此颗粒破碎条件改进传统的离散单元模型.利用改进的离散...
实验和野外观测表明颗粒破碎显著影响高孔隙岩石的变形特征.为建立高孔隙岩石变形的数值模型,我们以弹性理论为基础并根据问题的特征进行合理简化,给出了一种颗粒破碎机制,并根据此颗粒破碎条件改进传统的离散单元模型.利用改进的离散单元模型,研究了不同压力条件下高孔隙岩石变形的宏观和微观特征.数值模拟结果表明考虑颗粒破碎的模型能重现高孔隙岩石在不同围压下变形的应力-应变关系、声发射特征、应变局部化和剪切增强压缩等特征.我们还发现,与野外观测结果一致,在高孔隙岩石脆性阶段剪切带内部及附近伴有显著的颗粒破碎.
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关键词
高
孔隙
岩石
变形
离散单元模型
颗粒破碎
数值模拟
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职称材料
压缩带形成过程中渗透性变化试验研究
被引量：
10
2
作者
韩国锋
王恩志
刘晓丽
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第5期991-997,共7页
压缩带的形成能够较大地降低岩石渗透性,存在潜在的经济价值。为研究岩石在压缩带形成过程中的渗透性变化特征、卸载围压时渗透性变化、体积应变与渗透性变化的关系,利用风化的高孔隙率岩石进行三轴试验,同时测量渗透性。试验中得到disc...
压缩带的形成能够较大地降低岩石渗透性,存在潜在的经济价值。为研究岩石在压缩带形成过程中的渗透性变化特征、卸载围压时渗透性变化、体积应变与渗透性变化的关系,利用风化的高孔隙率岩石进行三轴试验,同时测量渗透性。试验中得到discrete压缩带、高角度剪切带、以及discrete压缩带、diffuse压缩带和高角度剪切带中2种的混合形式。试验中观察到3种不同类型的渗透性变化曲线。渗透性一般随轴向应变的增加而降低,在形成第一个局部化结构过程中渗透性突然大幅度降低。渗透性降低一般在2个数量级以内,大部分在1个量级以内。这比其他2～3个量级渗透性降低的结果小,但与试验中岩石颗粒破碎不严重相符合。在加载的后期,试件体积膨胀,而渗透性降低。因此,可能存在孔隙率增加而渗透性降低的现象。卸载围压过程中渗透性存在不同类型:有的渗透性随围压降低一直增加,而且增加越来越快;有的渗透性随围压降低先降低,而后增加。
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关键词
岩石
力学
高
孔隙
岩石
压缩带
渗透性变化
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职称材料
高孔隙岩石局部化变形研究新进展
被引量：
9
3
作者
王宝善
李娟
陈顒
《地球物理学进展》
CSCD
2004年第2期222-229,共8页
"压实带"是高孔隙岩石在脆 延性转换阶段发生的一种局部化变形现象."压实带"的发现改变了关于局部化变形发生方向的传统观念."压实带"对于理解地壳运动和变形的重要性以及在材料和石油工业等方面的潜...
"压实带"是高孔隙岩石在脆 延性转换阶段发生的一种局部化变形现象."压实带"的发现改变了关于局部化变形发生方向的传统观念."压实带"对于理解地壳运动和变形的重要性以及在材料和石油工业等方面的潜在应用,使得它成为岩石物理学和地质学的研究热点之一.本文围绕"压实带",从实验研究、连续介质理论分析和数值模拟三个方面详细介绍了高孔隙岩石局部化变形的研究进展.
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关键词
高
孔隙
岩石
局部化变形
压实带
分叉理论
颗粒状介质
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职称材料
高孔隙岩石局部压缩屈服与帽盖模型
被引量：
1
4
作者
席道瑛
徐松林
宛新林
《地球物理学进展》
CSCD
北大核心
2015年第4期1926-1934,共9页
对石灰岩不同围压的三轴压缩过程进行微结构观察,发现:当平均应力与体积应变曲线偏离静水压力线时,岩样微结构产生颗粒之间胶结物破坏,颗粒挤紧,孔隙减小,导致应变硬化,达到剪切增强的压实阶段.继续加载较软的颗粒被挤碎,导致崩塌变软,...
对石灰岩不同围压的三轴压缩过程进行微结构观察,发现:当平均应力与体积应变曲线偏离静水压力线时,岩样微结构产生颗粒之间胶结物破坏,颗粒挤紧,孔隙减小,导致应变硬化,达到剪切增强的压实阶段.继续加载较软的颗粒被挤碎,导致崩塌变软,岩样出现宏观软化现象;同时孔洞表面产生大量平行于最大主应力方向的裂纹,汇聚成核.在低围压(<40 MPa)时,含天然缺陷的岩石中,观测到剪切带的产生,也会在局部缺陷处发生崩塌;随着围压的增加(>150MPa),局部体积崩塌将逐步引发大面积的垮塌.对应岩石试件的屈服行为也由以剪切破坏机制为主,逐渐转变为以体积崩塌压缩机制为主,引起纵向应变迅速增加.当剪切增强压缩继续发展到C*′直到峰值应力前时产生颗粒破裂、移动或旋转,曲线出现转向,岩样发生体积膨胀,同时引起密集声发射活动.峰值应力后,微裂纹串联成裂纹簇开始剪切诱导岩样体积膨胀,导致应力降引起应变软化,同时产生剪切局部化.在没有无序性影响的压缩带发展和传播的数值模拟中,展示了压缩带由样品的上下端面向样品中部逐渐扩展的过程,与Bentheim砂岩切片图显示和AE监测结果是吻合的.通过微观与宏观实验结合的描述方法清楚地展现了剪切带、压缩带、膨胀带的产生机理以及压缩带的发展过程,这里压缩屈服过程即为帽盖模型的形成过程,它是近似椭圆的帽盖模型中的帽子部分.
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关键词
微观机制
高
孔隙
岩石
剪切增强压缩
压缩带的传播
椭圆帽子模型
原文传递
高孔隙岩石局部变形带的简化模型
5
作者
席道瑛
徐松林
+1 位作者
王鑫
宛新林
《地球物理学进展》
CSCD
北大核心
2015年第4期1935-1940,共6页
用屈服函数和势能函数的偏导数重新定义了岩石的局部化变形带的判定条件,给出了新的局部化变形条件及临界模量.通过对Rudnicki和Rice(1975)为研究剪切带发生条件而建立的本构关系加以改进并放宽限定条件,提出了用四分之一椭圆帽盖模型...
用屈服函数和势能函数的偏导数重新定义了岩石的局部化变形带的判定条件,给出了新的局部化变形条件及临界模量.通过对Rudnicki和Rice(1975)为研究剪切带发生条件而建立的本构关系加以改进并放宽限定条件,提出了用四分之一椭圆帽盖模型以及与之相切的圆来简化势能函数,获得了简化模型,并在此简化模型基础上,取得了变形带发生的判定条件以及简化后的临界模量.同时还给出了简化理论模型的结果;通过压缩带和剪切带的产生顺序以及判定条件验证了简化模型的正确性,并与Issen等(2001)的理论模型进行了对比,讨论了简化模型的优越性以及在三轴对称压缩试验中的实用性.
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关键词
高
孔隙
岩石
局部变形带
简化模型
椭圆帽盖模型
原文传递
题名
高孔隙岩石变形的离散单元模型
被引量：
15
1
作者
王宝善
陈顒
葛洪魁
宋丽莉
Wong Teng-Fong
机构
中国科学技术大学地球和空间科学学院
中国地震局地球物理研究所
纽约州立大学石溪分校
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2005年第6期1336-1342,共7页
基金
国家自然科学基金(40404008
40274056)资助
文摘
实验和野外观测表明颗粒破碎显著影响高孔隙岩石的变形特征.为建立高孔隙岩石变形的数值模型,我们以弹性理论为基础并根据问题的特征进行合理简化,给出了一种颗粒破碎机制,并根据此颗粒破碎条件改进传统的离散单元模型.利用改进的离散单元模型,研究了不同压力条件下高孔隙岩石变形的宏观和微观特征.数值模拟结果表明考虑颗粒破碎的模型能重现高孔隙岩石在不同围压下变形的应力-应变关系、声发射特征、应变局部化和剪切增强压缩等特征.我们还发现,与野外观测结果一致,在高孔隙岩石脆性阶段剪切带内部及附近伴有显著的颗粒破碎.
关键词
高
孔隙
岩石
变形
离散单元模型
颗粒破碎
数值模拟
Keywords
Porous rock, Deformation, Discrete element model, Grain crush, Numerical simulation
分类号
P589 [天文地球—岩石学]
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职称材料
题名
压缩带形成过程中渗透性变化试验研究
被引量：
10
2
作者
韩国锋
王恩志
刘晓丽
机构
清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室
出处
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第5期991-997,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(40872152
51009079)
清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室开放基金资助项目(sklhse–2010–D–02)
文摘
压缩带的形成能够较大地降低岩石渗透性,存在潜在的经济价值。为研究岩石在压缩带形成过程中的渗透性变化特征、卸载围压时渗透性变化、体积应变与渗透性变化的关系,利用风化的高孔隙率岩石进行三轴试验,同时测量渗透性。试验中得到discrete压缩带、高角度剪切带、以及discrete压缩带、diffuse压缩带和高角度剪切带中2种的混合形式。试验中观察到3种不同类型的渗透性变化曲线。渗透性一般随轴向应变的增加而降低,在形成第一个局部化结构过程中渗透性突然大幅度降低。渗透性降低一般在2个数量级以内,大部分在1个量级以内。这比其他2～3个量级渗透性降低的结果小,但与试验中岩石颗粒破碎不严重相符合。在加载的后期,试件体积膨胀,而渗透性降低。因此,可能存在孔隙率增加而渗透性降低的现象。卸载围压过程中渗透性存在不同类型:有的渗透性随围压降低一直增加,而且增加越来越快;有的渗透性随围压降低先降低,而后增加。
关键词
岩石
力学
高
孔隙
岩石
压缩带
渗透性变化
Keywords
rock mechanics
high-porosity rock
compaction band
permeability change
分类号
TU45 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
高孔隙岩石局部化变形研究新进展
被引量：
9
3
作者
王宝善
李娟
陈顒
机构
中国地震局地球物理所
中国地震局
出处
《地球物理学进展》
CSCD
2004年第2期222-229,共8页
基金
科技部基础研究重大项目前期研究专项<利用密集数字化地震台网研究首都圈地区地壳精细结构和活动构造>(项目编号:2001CCA02100)
自然科学基金重点项目<首都圈地区的活动构造
地质灾害和成灾机理的研究>(编号:NSFC40234038).
文摘
"压实带"是高孔隙岩石在脆 延性转换阶段发生的一种局部化变形现象."压实带"的发现改变了关于局部化变形发生方向的传统观念."压实带"对于理解地壳运动和变形的重要性以及在材料和石油工业等方面的潜在应用,使得它成为岩石物理学和地质学的研究热点之一.本文围绕"压实带",从实验研究、连续介质理论分析和数值模拟三个方面详细介绍了高孔隙岩石局部化变形的研究进展.
关键词
高
孔隙
岩石
局部化变形
压实带
分叉理论
颗粒状介质
Keywords
porous rock, localized deformation, compaction band, bifurcation theory, granular material
分类号
P313 [天文地球—固体地球物理学]
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职称材料
题名
高孔隙岩石局部压缩屈服与帽盖模型
被引量：
1
4
作者
席道瑛
徐松林
宛新林
机构
中国科学技术大学蒙城地球物理国家野外观测站地球和空间科学学院
中国科学技术大学中国科学院材料的力学行为和设计重点实验室
安徽建筑大学土木工程学院
出处
《地球物理学进展》
CSCD
北大核心
2015年第4期1926-1934,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(11472264
11272304
40874093)资助
文摘
对石灰岩不同围压的三轴压缩过程进行微结构观察,发现:当平均应力与体积应变曲线偏离静水压力线时,岩样微结构产生颗粒之间胶结物破坏,颗粒挤紧,孔隙减小,导致应变硬化,达到剪切增强的压实阶段.继续加载较软的颗粒被挤碎,导致崩塌变软,岩样出现宏观软化现象;同时孔洞表面产生大量平行于最大主应力方向的裂纹,汇聚成核.在低围压(<40 MPa)时,含天然缺陷的岩石中,观测到剪切带的产生,也会在局部缺陷处发生崩塌;随着围压的增加(>150MPa),局部体积崩塌将逐步引发大面积的垮塌.对应岩石试件的屈服行为也由以剪切破坏机制为主,逐渐转变为以体积崩塌压缩机制为主,引起纵向应变迅速增加.当剪切增强压缩继续发展到C*′直到峰值应力前时产生颗粒破裂、移动或旋转,曲线出现转向,岩样发生体积膨胀,同时引起密集声发射活动.峰值应力后,微裂纹串联成裂纹簇开始剪切诱导岩样体积膨胀,导致应力降引起应变软化,同时产生剪切局部化.在没有无序性影响的压缩带发展和传播的数值模拟中,展示了压缩带由样品的上下端面向样品中部逐渐扩展的过程,与Bentheim砂岩切片图显示和AE监测结果是吻合的.通过微观与宏观实验结合的描述方法清楚地展现了剪切带、压缩带、膨胀带的产生机理以及压缩带的发展过程,这里压缩屈服过程即为帽盖模型的形成过程,它是近似椭圆的帽盖模型中的帽子部分.
关键词
微观机制
高
孔隙
岩石
剪切增强压缩
压缩带的传播
椭圆帽子模型
Keywords
micro mechanism
high porous rock
shear enhanced compaction
propagation of compaction band
elliptical cap model
分类号
P631 [天文地球—地质矿产勘探]
P313 [天文地球—地质学]
原文传递
题名
高孔隙岩石局部变形带的简化模型
5
作者
席道瑛
徐松林
王鑫
宛新林
机构
中国科学技术大学蒙城地球物理国家野外观测站地球和空间科学学院
中国科学技术大学中国科学院材料的力学行为和设计重点实验室
安徽建筑大学土木工程学院
出处
《地球物理学进展》
CSCD
北大核心
2015年第4期1935-1940,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(11472264
11272304
40874093)资助
文摘
用屈服函数和势能函数的偏导数重新定义了岩石的局部化变形带的判定条件,给出了新的局部化变形条件及临界模量.通过对Rudnicki和Rice(1975)为研究剪切带发生条件而建立的本构关系加以改进并放宽限定条件,提出了用四分之一椭圆帽盖模型以及与之相切的圆来简化势能函数,获得了简化模型,并在此简化模型基础上,取得了变形带发生的判定条件以及简化后的临界模量.同时还给出了简化理论模型的结果;通过压缩带和剪切带的产生顺序以及判定条件验证了简化模型的正确性,并与Issen等(2001)的理论模型进行了对比,讨论了简化模型的优越性以及在三轴对称压缩试验中的实用性.
关键词
高
孔隙
岩石
局部变形带
简化模型
椭圆帽盖模型
Keywords
high porous rock
the local deformation band
simplified model
elliptical cap model
分类号
P631 [天文地球—地质矿产勘探]
P313 [天文地球—地质学]
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题名
作者
出处
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操作
1
高孔隙岩石变形的离散单元模型
王宝善
陈顒
葛洪魁
宋丽莉
Wong Teng-Fong
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2005
15
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职称材料
2
压缩带形成过程中渗透性变化试验研究
韩国锋
王恩志
刘晓丽
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011
10
下载PDF
职称材料
3
高孔隙岩石局部化变形研究新进展
王宝善
李娟
陈顒
《地球物理学进展》
CSCD
2004
9
下载PDF
职称材料
4
高孔隙岩石局部压缩屈服与帽盖模型
席道瑛
徐松林
宛新林
《地球物理学进展》
CSCD
北大核心
2015
1
原文传递
5
高孔隙岩石局部变形带的简化模型
席道瑛
徐松林
王鑫
宛新林
《地球物理学进展》
CSCD
北大核心
2015
0
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