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盐岩分数阶三元件本构模型研究

岩石力学与工程学报 2014年第4期33卷 672-678页

作者：丁靖洋周宏伟刘迪陈琼刘建锋中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 四川大学水利水电学院四川成都610065

借助盐岩流变–超声波试验,得出损伤变量随加载时间的函数关系式,并在经典三元件模型的基础上,通过引入分数阶微积分理论及损伤理论,构建基于损伤演化的盐岩分数阶三元件模型,该本构模型具有元件简明、参数较少等优点。基于盐岩单轴流... 详细信息

借助盐岩流变–超声波试验,得出损伤变量随加载时间的函数关系式,并在经典三元件模型的基础上,通过引入分数阶微积分理论及损伤理论,构建基于损伤演化的盐岩分数阶三元件模型,该本构模型具有元件简明、参数较少等优点。基于盐岩单轴流变试验数据,采用最小二乘法拟合获得该本构模型中的参数。由拟合曲线可知,分数阶三元件模型能够很好地描述盐岩流变的3个阶段,且精度较高,克服经典三元件模型不能表征加速流变阶段的缺点,且验证经典三元件模型为分数阶三元件模型的一种特殊形式。

关键词：岩石力学损伤变量盐岩单轴流变试验分数阶三元件模型分数阶微积分理论

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基于声发射特征的盐岩蠕变本构模型研究

岩土力学 2017年第7期38卷 1951-1958页

作者：刘迪周宏伟赵阳段兴丁靖洋中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点试验室北京100083

针对盐岩作为储库介质在长期运营下的变形行为,开展了历时359 d的层状盐岩室内单轴蠕变试验,实时监测了试验过程中的声发射信号规律。研究表明,盐岩单轴蠕变试验中声发射表现出特征明显不同的3个阶段,累计声发射事件定位显示,各阶段声... 详细信息

针对盐岩作为储库介质在长期运营下的变形行为,开展了历时359 d的层状盐岩室内单轴蠕变试验,实时监测了试验过程中的声发射信号规律。研究表明,盐岩单轴蠕变试验中声发射表现出特征明显不同的3个阶段,累计声发射事件定位显示,各阶段声发射信号的分布与试件的变形及破坏位置基本一致,并且累计声发射事件数与蠕变应变近似满足线性关系,验证了基于声发射事件数来建立盐岩蠕变本构模型的合理性。进一步构建了基于声发射的盐岩损伤演化本构模型,并采用最小二乘法拟合本试验数据获得本构模型中的参数,由拟合曲线可知,基于声发射的盐岩蠕变本构模型能够较好地描述盐岩蠕变的3个特征阶段。

关键词：蠕变声发射损伤分数阶微分单轴压缩

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盐岩流变损伤特性及本构模型研究

岩土力学 2015年第3期36卷 769-776页

作者：丁靖洋周宏伟陈琼刘迪刘建锋中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点试验室北京100083 四川大学水利水电学院四川成都610065

借助盐岩单轴流变-声发射试验,分析了流变3个特征阶段与声发射事件数的对应关系,并基于Weibull分布构建了声发射事件数随加载时间的关系式,进而获得了损伤变量的演化关系式。对盐岩流变-声发射试验及流变-超声波试验数据拟合分析表明,... 详细信息

借助盐岩单轴流变-声发射试验,分析了流变3个特征阶段与声发射事件数的对应关系,并基于Weibull分布构建了声发射事件数随加载时间的关系式,进而获得了损伤变量的演化关系式。对盐岩流变-声发射试验及流变-超声波试验数据拟合分析表明,该损伤变量表达式具有很好的适用性。进一步对损伤表达式中的参数进行了敏感性分析,揭示了形状参数、尺度参数对损伤值的影响规律。引入分数阶微积分理论及损伤理论,构建了基于损伤的Abel黏壶本构关系,通过替代西原模型中Newton黏壶的方法,求解获得了盐岩分数阶流变本构模型。由盐岩单轴流变试验曲线拟合分析可知,分数阶流变模型能很好地描述盐岩流变的3个特征阶段,尤其是加速流变阶段,且验证了西原模型为分数阶流变模型的一种特殊形式。

关键词：流变-声发射 Weibull分布损伤演化分数阶微积分理论盐岩单轴流变试验

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盐岩流变特性及盐腔长期稳定性研究进展

力学与实践 2011年第5期33卷 1-7页

作者：周宏伟王春萍丁靖洋张淼中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

介绍了地下盐腔长期运营过程中盐腔收敛变形和有效容积丧失等问题,从盐岩流变实验研究、盐岩流变本构关系建模、盐腔长期稳定评价等方面综述了盐岩流变学研究进展.文章指出,将盐岩流变本构模型与流变过程中盐岩微细观尺度上的损伤演化... 详细信息

介绍了地下盐腔长期运营过程中盐腔收敛变形和有效容积丧失等问题,从盐岩流变实验研究、盐岩流变本构关系建模、盐腔长期稳定评价等方面综述了盐岩流变学研究进展.文章指出,将盐岩流变本构模型与流变过程中盐岩微细观尺度上的损伤演化物理机制相融合,是盐岩流变学一个值得关注的研究方向.

关键词：盐岩流变实验流变本构盐腔长期稳定性

土压平衡盾构刀盘扭矩计算方法与多因素量化分析

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岩石力学与工程学报 2013年第4期32卷 760-766页

作者：李潮周宏伟左建平丁靖洋高明忠亓帅中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 柏林工业大学应用地球科学系德国柏林d10623 四川大学水利水电学院四川成都610065

刀盘扭矩是设计刀盘驱动的关键参数,是设计经济型盾构、决定盾构是否高效率掘进必不可少的参数之一。以土压平衡盾构为背景,在充分理解刀盘与土体相互作用的基础上,分析影响刀盘扭矩的7个因素,并基于现场测试和理论分析分别推导出各因... 详细信息

刀盘扭矩是设计刀盘驱动的关键参数,是设计经济型盾构、决定盾构是否高效率掘进必不可少的参数之一。以土压平衡盾构为背景,在充分理解刀盘与土体相互作用的基础上,分析影响刀盘扭矩的7个因素,并基于现场测试和理论分析分别推导出各因素的计算模型。同时,以土耳其伊兹密尔地铁和伦敦机场隧道为例,通过与实际测得的刀盘扭矩对比分析,验证理论模型的准确性,所构建的计算模型可适用于黏性土和非黏性土地层中。对各影响因素进行量化分析,分析表明刀盘各面与地层的摩擦阻力扭矩约占总扭矩的80%,其中刀盘与土体的摩擦角、刀盘直径、土体的黏着力以及土仓内的土压支撑强度都是影响刀盘扭矩大小的重要参数。

关键词：隧道工程刀盘扭矩土压平衡盾构摩擦阻力墙背与土体摩擦角黏着力土压支撑强度

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OGS软件在地质灾害监测预警系统中的应用

城市地质 2017年第3期12卷 81-86页

作者：丁靖洋北京市地质工程勘察院北京100048

地质灾害对交通网络线性工程的安全性构成重大威胁。本文依托于"京张铁路(居庸关隧道进口段)地质安全监测示范工程"项目,以一处堆渣体为研究对象,基于有效应力原理、Mohr-Coulomb屈服准则、Richard-flow非饱和渗流方程,采用OGS软件对降... 详细信息

地质灾害对交通网络线性工程的安全性构成重大威胁。本文依托于"京张铁路(居庸关隧道进口段)地质安全监测示范工程"项目,以一处堆渣体为研究对象,基于有效应力原理、Mohr-Coulomb屈服准则、Richard-flow非饱和渗流方程,采用OGS软件对降雨入渗条件下的流固耦合过程进行数值模拟。研究结果表明,随着降雨强度的不断增加,堆渣体上部土体的有效饱和度逐渐增大,地灾发生区域开始出现并相互贯通,这将为地质安全预警提供依据。

关键词：地质灾害预警降雨入渗流固耦合 OGS数值模拟

基于Weibull分布的盐岩分数阶蠕变本构模型研究

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固体力学学报 2013年第5期34卷 473-480页

作者：丁靖洋周宏伟李潮王春萍武志德中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国石油勘探开发研究院廊坊分院廊坊067005

采用流变程控仪对湖北江汉油田盐岩试样进行了三轴蠕变实验.基于Weibull随机分布获得岩石损伤变量随加载时间的变化形式,构建了变黏性系数Abel粘壶本构关系.基于分数阶微分理论,采用将变黏性系数Abel粘壶替代西原正夫模型中Newton粘壶... 详细信息

采用流变程控仪对湖北江汉油田盐岩试样进行了三轴蠕变实验.基于Weibull随机分布获得岩石损伤变量随加载时间的变化形式,构建了变黏性系数Abel粘壶本构关系.基于分数阶微分理论,采用将变黏性系数Abel粘壶替代西原正夫模型中Newton粘壶的方法,建立了盐岩蠕变损伤本构模型,并采用最小二乘法拟合获得了该本构模型中的参数.通过拟合曲线对比发现,论文提出的盐岩分数阶蠕变本构模型在描述盐岩的蠕变全过程,尤其是加速蠕变过程中具有较明显的优势,并且验证了西元正夫模型为论文所提出的本构模型的一个特例.

关键词：盐岩三轴蠕变 Weibull分布新Abel粘壶分数阶微分理论

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干燥、潮湿合成盐岩流变细观机制的对比研究

西安科技大学学报 2017年第4期37卷 455-460页

作者：丁靖洋周宏伟张晋祥北京市地质工程勘察院岩土工程公司北京100048 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

针对盐岩流变细观机制的研究,对于合理建立本构模型、实验室尺度数据外推均具有重要意义。采用盐岩合成技术进行恒定应变率条件下的干燥盐岩流变实验,并对其细观结构进行了显微镜观测,同时借助于潮湿盐岩的研究成果作为对比,结果表明在... 详细信息

针对盐岩流变细观机制的研究,对于合理建立本构模型、实验室尺度数据外推均具有重要意义。采用盐岩合成技术进行恒定应变率条件下的干燥盐岩流变实验,并对其细观结构进行了显微镜观测,同时借助于潮湿盐岩的研究成果作为对比,结果表明在晶界水的促进作用下,盐岩流变细观机制将会发生转化:干燥盐岩应力—应变曲线较为平缓,晶内存在波状滑移线、亚晶粒等细观特征,表明位错交叉滑移或位错攀移为流变主导机制;潮湿盐岩应力—应变曲线形状较为波动并存在晶界迁移等细观结构,动态重结晶机制将对流变产生重要作用;对干燥、潮湿盐岩的实验数据拟合分析表明,流变机制由位错流变向纯压溶转化。因此在盐构造地质演化、盐岩地下储库稳定性等研究过程中,要注意温度、应变率、应力水平、含水量等因素对流变应变率控制机制的影响。

关键词：流变细观机制合成盐岩位错流变晶界水动态重结晶

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不同渗透压力下盐岩的渗透率测试研究

岩石力学与工程学报 2012年第A2期31卷 3740-3746页

作者：武志德周宏伟丁靖洋冉莉娜易海洋中国矿业大学岩石力学与分形研究所北京100083 中国石油勘探开发研究院廊坊分院河北廊坊065007 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

地下盐腔被广泛应用于核废料地下处置、石油天然气地下储存和二氧化碳封存,由于盐岩的低渗透性,目前很难通过试验获得其渗透率。通过稳态法对3种不同成分盐岩进行渗透特性试验研究,获得盐岩的渗透参数,并对拟压力法和考虑克氏效应的2种... 详细信息

地下盐腔被广泛应用于核废料地下处置、石油天然气地下储存和二氧化碳封存,由于盐岩的低渗透性,目前很难通过试验获得其渗透率。通过稳态法对3种不同成分盐岩进行渗透特性试验研究,获得盐岩的渗透参数,并对拟压力法和考虑克氏效应的2种渗透率计算方法的结果进行对比研究。结果表明:(1)盐岩的渗透率与孔隙度极低,孔隙度为0.3%～3.0%,纯盐岩渗透为10-20m2左右,而含杂质盐岩渗透率更低,为10-20～10-21m2;(2)对盐岩的气测渗透率进行测试,进气压力为1～5 MPa时,Klinkenberg效应影响明显,当渗透力超过5 MPa后,岩体在渗透力作用下会产生损伤,渗透率升高;(3)通过对比,考虑Klinkenberg效应的方法较拟压力法在盐岩渗透率计算中更为理想。

关键词：岩石力学盐岩渗透率损伤拟压力克氏效应