【摘 要】
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国内外尚未见各向异性岩体弹性矩阵21个系数反演分析的研究成果.采用“横波可控震源激振VSP三维三分量数据采集”岩体原位测试技术,设计矿山岩体精细勘探Walkaway VSP观测系统,利用基于各向异性介质Christoffel方程解的qP波及qS波慢度矢量、偏振矢量计算公式,以原位采集的直达qP波及qS波的波场参数(慢度矢量、偏振矢量)为输入条件,纵横波联合反演出完全各向异性条件下岩体介质弹性矩阵的21个系数.利用弹性矩阵系数,识别出覆岩“三带”各向异性为HTI介质属性,计算出不同深度岩体的各向异性参数及工
【机 构】
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西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048;中国煤炭科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;中煤科工生态环境科技有限公司,北京100013
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国内外尚未见各向异性岩体弹性矩阵21个系数反演分析的研究成果.采用“横波可控震源激振VSP三维三分量数据采集”岩体原位测试技术,设计矿山岩体精细勘探Walkaway VSP观测系统,利用基于各向异性介质Christoffel方程解的qP波及qS波慢度矢量、偏振矢量计算公式,以原位采集的直达qP波及qS波的波场参数(慢度矢量、偏振矢量)为输入条件,纵横波联合反演出完全各向异性条件下岩体介质弹性矩阵的21个系数.利用弹性矩阵系数,识别出覆岩“三带”各向异性为HTI介质属性,计算出不同深度岩体的各向异性参数及工程力学参数,对比分析覆岩“三带”与各向异性参数、工程力学参数之间的关系.研究成果使岩体力学及勘探地震学正演计算不再依赖目标介质各向异性类型,开辟岩体工程力学特性研究的新方向.
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渗透降黏驱油剂是一种聚合物型降黏剂,具有优异的水相增黏和油相降黏作用,能抑制水窜,有效地提高水驱稠油采收率.从介观和微观2个层面对渗透降黏驱油剂提高采收率的机理开展了分析和探索,CT扫描驱油实验研究发现,渗透降黏驱油剂在模拟非均质油藏驱油过程中,出现了纯油相和乳液相2个采油峰值,实现了高、低渗透层的均衡动用.微观刻蚀模型驱替实验结果表明,渗透降黏驱油剂在驱替过程中可与稠油形成多种类型流体形态,并在油藏驱油过程中发挥不同作用:驱替初期形成油包水(W/O)乳液扩大波及体积;继续注入可变W/O型乳液为水包油包水
隧道穿越断层破碎带时为了避免突水、塌方等灾害发生,可以采用预注浆加固再爆破开挖的施工方案.明确注浆加固围岩的爆破动力损伤特性对隧道穿越断层破碎带安全施工具有重大意义.以赣深高铁龙南隧道穿越F8断层施工为例,采用双孔声波法测试得到隧道爆破后注浆加固围岩的声波波速随深度分布规律.基于应力判据和弹塑性本构模型,建立了岩体统计损伤模型,通过Fortran编译生成新的LS-DYNA求解器,采用完全重启动算法计算了10个循环爆破开挖作用下隧道注浆加固围岩的累积损伤演化和分布规律,与现场声波测试得到的围岩损伤分布基本吻
国内外大量地下工程建设的实践表明,岩体中的不连续面对地下工程的建造与长期运行安全有重要影响,有时甚至是决定性的作用,深入研究裂隙岩体的力学和渗流特性,研究成果对指导工程实践具有重要意义.在详细总结国内外学者和作者团队在裂隙岩体力学特性的理论模型、室内试验、现场原位试验、数值仿真方法等方面研究成果的基础上,提出裂隙岩体地下工程稳定性研究的重点发展方向,并探讨裂隙三维几何表征与数值建模、裂隙岩体应力渗流耦合特性、裂隙岩体宏细观渐进破坏机制及数值仿真技术和裂隙岩体地下工程锚固机制与新技术等.
火驱驱替特征是火驱的复杂物化过程和油藏地质条件综合作用的结果,是火驱方案设计和跟踪调控的重要基础.利用一维热跟踪补偿燃烧管实验装置,对比分析了不同性质稠油线性火驱的驱替特征,并与烟道气驱驱替特征进行对比.结果表明:原油黏度对火驱产液速率影响较大,黏度较低时火驱初期产液速率较高,大部分原油在中前期采出;黏度较大时,初期产液速率较小,甚至不产液,大部分原油在火驱中后期产出.火驱阶段含水率主要由地层初始含水饱和度(火驱前含水饱和度)决定.当地层初始含水饱和度高于束缚水饱和度时,火驱初期含水率较高,之后逐渐降低并
CO2致裂技术能够显著减小岩体开挖工程中的振动有害效应.为比较CO2致裂和炸药爆破2种方式引起的岩土体振动特征的差异,在核电厂厂房的基坑开挖现场分别开展岩体致裂和爆破试验,并进行振动速度测试分析.首先根据致裂设备技术参数计算CO2激发相变的气爆能量,换算成具有相同能量的岩石乳化炸药量,据此对2种方式的振动速度传播和衰减规律进行比较.通过定义二者振动速度峰值的比值对CO2致裂技术的减振作用进行量化分析,为岩体开挖方案的优化和CO2致裂技术的参数设计提供指导.结论如下:(1)同等爆破能量的条件下,CO2致裂振
为了分析隧道拱肩Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹在爆炸荷载下的起裂及扩展规律,采用带有拱肩裂纹的岩石隧道模型(rock tunnel modelwith a spandrelcrack,RTMSC)进行了爆炸试验.试验中采用裂纹扩展计(crack propagation gauge,CPG)及应变片测试裂纹的起裂、扩展及止裂规律.数值模拟采用AUTODYN软件.裂纹尖端的动态应力强度因子kdⅠ(t)和kdⅡ(t) (SIFs)的计算采用ABAQUS软件.结果 表明:(1)裂纹在扩展过程中,在扩展路径上出现了拐点,同时在拐
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注浆技术是裂隙岩体常用加固方法,其对岩体的作用主要体现在对结构面力学特性的影响,不同注浆材料加固效果和作用机制不同.以红砂岩为研究对象,通过劈裂法制取结构面,选取水泥、环氧树脂进行结构面注浆,开展不同法向压力下的直剪试验,并与未注浆结构面剪切试验结果进行比较,对其剪切力学特性进行分析.利用三维扫描仪,对剪切前后的结构面进行扫描,以有效剪切倾角、结构表面三维形貌的起伏度坡度均方根Z2的计算公式为理论基础,利用分析软件对剪切前后的结构面进行粗糙度评价,分析注浆对于结构面三维形貌特征的影响.试验结果表明:注浆可
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