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基于Weibull分布的高温高围压岩石统计损伤本构模型
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作者 郑栋 戚承志 +3 位作者 卢春生 班力壬 王东岳 候宇航 《市政技术》 2024年第4期45-53,共9页
深部岩石通常处于高温及高围压环境中,深入研究深部岩石的本构关系对于深地矿产资源的开采、地热的高效利用以及岩体的稳定性分析等具有重要的理论和现实意义。为研究岩石在不同温度和围压作用下的静态三轴压缩破坏全过程本构关系,基于... 深部岩石通常处于高温及高围压环境中,深入研究深部岩石的本构关系对于深地矿产资源的开采、地热的高效利用以及岩体的稳定性分析等具有重要的理论和现实意义。为研究岩石在不同温度和围压作用下的静态三轴压缩破坏全过程本构关系,基于宏观唯象损伤力学的概念,从岩石的弹性模量随着温度变化的角度出发,得到了岩石在温度作用下的损伤表达式;又基于Weibull分布和修正的Mohr-Coulomb强度准则,将岩石细观均匀化,并结合统计损伤理论,得到了岩石在轴向压力作用下的统计损伤表达式;然后根据推广的应变等价性原理将两部分损伤耦合,得到了岩石在高温及轴压力作用下的岩石耦合损伤表达式。将所得的耦合损伤表达式结合考虑岩石残余应力的Lemaitre应变等价性假说以及有效应力原理,同时考虑岩石内部裂纹起裂阈值的影响,将本构模型分为阈值应变之前和阈值应变之后两部分,得到了一种分段函数形式的可反映高温及高围压影响的岩石统计损伤本构模型。为验证模型的适用性和准确性,分别将岩石在温度为25、200、400、600、800、1000℃和围压为0、10、20、30、40 MPa情况下的模型本构曲线与试验本构曲线进行了对比验证,对比结果较好,可以反映出岩石存在临界温度。在围压一定时,随着温度的升高,岩石的强度先增大后减小;在温度一定时,随着围压的升高,岩石的延性逐渐增强。 展开更多
关键词 统计损伤理论 岩石本构模型 WEIBULL分布 高围压 高温 阈值应变
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考虑深海能源土结构性影响的弹塑性本构模型
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作者 姜凯松 戚承志 +2 位作者 卢春生 王泽帆 张宇嘉 《岩土工程技术》 2024年第3期263-272,共10页
深海能源土是指水合物以不同赋存模式填充于孔隙中的海底沉积物。水合物的填充效应会对能源土的密度和孔隙比产生较大影响。水合物的胶结效应会产生随饱和度增大而增大的胶结力,两种效应共同影响着深海能源土的复杂力学特性。同时能源... 深海能源土是指水合物以不同赋存模式填充于孔隙中的海底沉积物。水合物的填充效应会对能源土的密度和孔隙比产生较大影响。水合物的胶结效应会产生随饱和度增大而增大的胶结力,两种效应共同影响着深海能源土的复杂力学特性。同时能源土也是一种特殊的结构性土,其骨架颗粒、孔隙性状和排列方式均会对能源土的强度、应变软化和剪胀剪缩等特性有影响。在CSUH模型的框架下,通过建立与水合物饱和度相关的压硬性参数来反映水合物对能源土压缩特性的影响。其次考虑水合物填充效应的影响,推导出了能源土的实际初始孔隙比计算式,并将其引入至能源土的状态参数中来反映其剪胀特性。最后将用于描述土体损伤效应的结构性参数与水合物饱和度相关的胶结性参数作为硬化规律,建立了一个考虑水合物填充效应的结构性深海能源土的弹塑性本构模型。通过与室内试验结果比较,验证了该模型可有效反映能源土在不同水合物饱和度和围压条件下的应变硬化及软化、体积剪胀剪缩等复杂力学特性。 展开更多
关键词 深海能源土 结构性土 本构模型 破损规律
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动力学抑制剂与乙二醇协同作用下甲烷水合物再生成 被引量：2
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作者 隋金昊 王智 +6 位作者 梁璇玑 张烜玮 朱羽墨 宋尚飞 史博会 宫敬 LOU Xia 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期5373-5380,共8页
在500mL的高压反应釜中,实验研究了乙二醇(MEG)与动力学抑制剂PEO-co-VCap-1在细砂存在下对甲烷水合物再生成过程的协同抑制作用。实验过程中,控制MEG的质量分数范围为0~5%,PEO-co-VCap-1的质量分数范围为0~0.5%,形成4种的抑制剂配伍组... 在500mL的高压反应釜中,实验研究了乙二醇(MEG)与动力学抑制剂PEO-co-VCap-1在细砂存在下对甲烷水合物再生成过程的协同抑制作用。实验过程中,控制MEG的质量分数范围为0~5%,PEO-co-VCap-1的质量分数范围为0~0.5%,形成4种的抑制剂配伍组合,进行了12组实验。实验结果表明,PEO-co-VCap-1在单独作用时,可以延缓水合物的成核阶段,但可能导致水合物在生长阶段短时间内大量生成的灾难性生长现象。其与MEG复配可在延缓水合物成核的同时,有效减少灾难性增长现象的出现,降低油气管输的堵管风险。当MEG质量分数为5%、PEO-co-VCap-1质量分数为0.5%时,协同抑制效应极为明显,可将甲烷水合物诱导期延长至2800min以上。MEG同PEO-co-VCap-1的协同抑制效果与提高温度的抑制作用相似。这一发现表明,如果在使用PEO-co-VCap-1的同时使用MEG等良好的增效剂,有助于动力学抑制剂用于更高的过冷度环境,为高效解决高过冷条件下油气生产中的水合物防控问题提供新的可能。 展开更多
关键词 水合物 热力学 动力学 协同 成核 抑制剂
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