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基于X-射线CT方法的岩石小裂纹扩展过程分析

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应用力学学报 2005年第3期22卷 484-490页

作者：仵彦卿曹广祝王殿武西安理工大学辽宁省水文水资源勘测局沈阳110003

岩石的小裂纹起裂及扩展过程是岩石力学研究的一个关键问题。对软硬两种砂岩进行单轴加载试验,同时用高分辨率的螺旋CT扫描机进行实时扫描。通过对获得的CT图像的分析处理发现,CT差值图像中的方差值与小裂纹的扩展速率有密切的关系,建... 详细信息

岩石的小裂纹起裂及扩展过程是岩石力学研究的一个关键问题。对软硬两种砂岩进行单轴加载试验,同时用高分辨率的螺旋CT扫描机进行实时扫描。通过对获得的CT图像的分析处理发现,CT差值图像中的方差值与小裂纹的扩展速率有密切的关系,建立CT差值图像中的方差值与应力关系曲线,可以直观地看出:1)岩石样品中小裂纹起裂门槛值:软砂岩样品小裂纹扩展的门槛值为岩石强度的55%,小裂纹的扩展强度占整个强度的73%。硬砂岩小裂纹扩展的门槛值为岩石强度的64.5%,小裂纹的疲劳强度占整个强度的79%;2)小裂纹的扩展规律,即:在加载的初期岩石中小裂纹的扩展速率缓慢增大,在小裂纹扩展的门槛值出现之前快速下降,小裂纹扩展的门槛值出现之后又快速增加,最后当裂纹长度达到一定值时与长裂纹扩展速率基本一致。

关键词：砂岩单轴压力小裂纹小裂纹扩展的门槛值 X射线CT

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土工合成材料力学耐久性规律研究

岩土工程学报 2005年第4期27卷 398-402页

作者：王殿武曹广祝仵彦卿辽宁省水文水资源勘测局辽宁沈阳110003 上海交通大学上海200240

土工合成材料耐久性,即使用寿命一直是人们选择和应用土工合成材料所考虑的首要问题。用力学性能衰减规律评价其耐久性是最可靠的方法之一。通过室内外试验,尤其是对跟踪工程实例长达14 a 的试验结果以及国内外相关试验数据的分析,提出... 详细信息

土工合成材料耐久性,即使用寿命一直是人们选择和应用土工合成材料所考虑的首要问题。用力学性能衰减规律评价其耐久性是最可靠的方法之一。通过室内外试验,尤其是对跟踪工程实例长达14 a 的试验结果以及国内外相关试验数据的分析,提出了土工合成材料力学耐久性的理论模型,并推算出土工合成材料在有40 cm 厚以上岩土严密保护的条件下,初始强度大于500N/5cm,使用年限至少可达50 a,大多数情况可超过100 a。并得出自然环境温度与土工合成材料耐久性密切相关的结论。

关键词：土工合成材料耐久性抗拉强度

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CT尺度砂岩渗流与应力关系试验研究

岩石力学与工程学报 2005年第23期24卷 4203-4209页

作者：仵彦卿曹广祝丁卫华西安理工大学

岩石渗流与应力关系研究是进行岩石渗流场与应力场耦合分析的关键。运用岩石高压三轴加载装置和渗透压加载装置,对砂岩进行了渗流与应力关系试验,同时借助SOMATOMPLUS螺旋CT扫描机进行实时观测。通过试验结果分析,推出了基于CT数的岩石... 详细信息

岩石渗流与应力关系研究是进行岩石渗流场与应力场耦合分析的关键。运用岩石高压三轴加载装置和渗透压加载装置,对砂岩进行了渗流与应力关系试验,同时借助SOMATOMPLUS螺旋CT扫描机进行实时观测。通过试验结果分析,推出了基于CT数的岩石孔隙率公式,在此基础上,分析了岩石应力–应变过程中孔隙率、渗透速度、渗流速度、微孔隙直径、渗透率等的变化规律。结果发现:岩石渗透参数的变化与岩石受力损伤–破裂过程密切相关。在初期的压密阶段,岩石的孔隙率、渗透速度、渗流速度、微孔隙直径、渗透率等随应力的增大而减小;当岩石的内部出现微裂纹后,岩石的孔隙率、渗透速度、渗流速度、微孔隙直径、渗透率等随应力的增大而增大,从宏观应力–应变关系看,从微裂纹出现到宏观破坏出现前,岩石还处于弹性变形阶段;当岩石宏观破坏时,岩石的孔隙率、渗透速度、渗流速度、微孔隙直径、渗透率等达到最大值。同时还发现:在渗透水压力作用下,受压砂岩的微裂纹起裂应力占岩石峰值强度的45%,而同样干岩样中微裂纹起裂应力占岩石峰值强度的55%以上,也就是说,渗透水压力使砂岩样的强度损失10%。

关键词：岩石力学砂岩细观尺度渗流应力微孔隙直径孔隙率渗透率 CT扫描

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砂岩渗透参数随渗透水压力变化的CT试验

岩土工程学报 2005年第7期27卷 780-785页

作者：仵彦卿曹广祝丁卫华西安理工大学上海交通大学上海200240 辽宁省水文水资源勘测局辽宁沈阳110003 国家冻土工程重点实验室甘肃兰州730000

运用岩石高压三轴加载装置和渗透压加载装置,对砂岩进行固定应力变渗透水压力试验,同时借助SOMATOMPLUS螺旋CT扫描机进行实时观测。通过试验结果分析,推出了基于CT数的岩石空隙率计算公式,从CT尺度上分析了岩石空隙率、渗透速度、渗流... 详细信息

运用岩石高压三轴加载装置和渗透压加载装置,对砂岩进行固定应力变渗透水压力试验,同时借助SOMATOMPLUS螺旋CT扫描机进行实时观测。通过试验结果分析,推出了基于CT数的岩石空隙率计算公式,从CT尺度上分析了岩石空隙率、渗透速度、渗流速度、微孔隙直径、渗透率等随渗透水压力的变化规律,结果表明:岩石的渗透参数(空隙率、微管径、渗透率)随渗透水压力的增加而增大,渗透参数随渗透水压力的变化呈对数关系,这是由于渗透水压力使岩石内部空隙发生变形,从宏观应力-应变关系看,岩石并未出现宏观破坏,还处于弹性变形阶段;而渗流速度与渗透水压力呈线性关系,符合宏观尺度渗流的达西定律。

关键词：砂岩渗透实验 CT时实观测

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非均质含水层中渗流与溶质运移研究进展

地球科学进展 2014年第1期29卷 30-41页

作者：覃荣高曹广祝仵彦卿上海交通大学环境科学与工程学院上海200240 昆明理工大学国土资源与工程学院地球科学系云南昆明650093

含水层的非均质性控制着地下水渗流和溶质迁移特性,准确定量化描述非均质含水层中的渗流和溶质迁移问题受到广泛关注,已成为地球科学领域中的研究热点。首先从非均质含水层地下水流和溶质迁移理论模型、矩分析、多尺度进行系统综述,指... 详细信息

含水层的非均质性控制着地下水渗流和溶质迁移特性,准确定量化描述非均质含水层中的渗流和溶质迁移问题受到广泛关注,已成为地球科学领域中的研究热点。首先从非均质含水层地下水流和溶质迁移理论模型、矩分析、多尺度进行系统综述,指出尺度转换在目前水文地质研究中主要解决的问题以及存在的问题;其次从非均质含水层场地试验、不确定性以及速度连通性等方面分析了该方向的研究进展;最后指出地球物理反演含水层非均质性、随机理论与随机模拟软件开发、尺度转换及速度连通性的不确定性问题、非均质性与水文地质条件关系研究4个方面是该领域今后的主要研究方向。

关键词：非均质含水层矩分析多尺度不确定性连通性

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土工织物老化性能试验研究

水利水电技术 2003年第7期34卷 85-86页

作者：王殿武曹广祝仵彦卿西安理工大学

通过对辽河护岸、大洼防潮堤护坡进行的两种土工织物老化性能野外试验、工程跟踪试验和国内外土工织物老化性能试验资料进行分析研究,得出了土工合成材料在有岩土防护条件下至少有30年以上的使用期,若岩土保护严密,初始强度达500N/(5cm... 详细信息

通过对辽河护岸、大洼防潮堤护坡进行的两种土工织物老化性能野外试验、工程跟踪试验和国内外土工织物老化性能试验资料进行分析研究,得出了土工合成材料在有岩土防护条件下至少有30年以上的使用期,若岩土保护严密,初始强度达500N/(5cm)以上,则使用年限可达50年的结论。根据土工织物的老化特点和规律,应用中可采取添加防老化剂、进行物理防护、缩短暴露时间及合理选择土工合成材料等措施。

关键词：土工织物老化性能试验土工合成材料

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基于X射线CT的岩石内部裂纹宽度测量

岩石力学与工程学报 2003年第9期22卷 1421-1425页

作者：丁卫华仵彦卿蒲毅彬曹广祝崔中兴西安理工大学水利水电学院中国科学院寒区旱区环境与工程研究所国家冻土工程重点实验室兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所国家冻土工程重点实验室

岩石内部裂纹变形、扩展和扩张是试样在裂纹演化阶段的主要过程。研究基于X射线CT的岩石内部裂纹宽度测量问题,根据岩石变形破坏的细观机制,分析了岩石密度损伤与体应变的关系。对脆性岩石来说,岩石的体积变形与其密度损伤有一一对应关... 详细信息

岩石内部裂纹变形、扩展和扩张是试样在裂纹演化阶段的主要过程。研究基于X射线CT的岩石内部裂纹宽度测量问题,根据岩石变形破坏的细观机制,分析了岩石密度损伤与体应变的关系。对脆性岩石来说,岩石的体积变形与其密度损伤有一一对应关系。基于X射线密度损伤增量公式,推导出岩石体应变公式,得到岩石内部裂纹宽度的普适性计算公式。据此测得岩石中两条CT尺度裂纹在不同应力阶段的宽度,并与有关公式进行了比较,相互得到验证。说明在动态条件下岩石内部裂纹宽度测量问题在理论上可以得到解决。

关键词：断裂力学 CT尺度裂纹 X射线裂纹宽度测量裂纹变形

低应变率下岩石内部裂纹演化的X射线CT方法

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岩石力学与工程学报 2003年第11期22卷 1793-1797页

作者：丁卫华仵彦卿蒲毅彬崔中兴曹广祝西安理工大学水利水电学院中国科学院寒区旱区环境与工程研究所国家冻土工程重点实验室兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所国家冻土工程重点实验室

X射线CT方法研究发现单轴压缩条件下岩石经历压密、扩容、CT尺度裂纹演化和破坏过程4个阶段。这表明低应变率条件下岩石的变形破坏过程的细观机制主要表现为裂纹成核、萌生、扩展、贯通过程。CT图像分析和密度损伤增量分析是X射线CT方... 详细信息

X射线CT方法研究发现单轴压缩条件下岩石经历压密、扩容、CT尺度裂纹演化和破坏过程4个阶段。这表明低应变率条件下岩石的变形破坏过程的细观机制主要表现为裂纹成核、萌生、扩展、贯通过程。CT图像分析和密度损伤增量分析是X射线CT方法的两种手段。CT图像分析可以获得裂纹宽度、长度、方位等定量化参数。密度损伤增量分析可以获得密度损伤增量图像和岩石试件内部任意应力状态、任意部位的密度损伤值。在CT尺度裂纹演化和破坏阶段,由于岩石损伤高度局部化,声发射率参数不能精确反映岩石破坏的细观机制。

关键词：岩石力学 X射线CT CT图像密度损伤增量声发射率

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基于数据挖掘技术的黄土分类问题研究

岩石力学与工程学报 2005年第24期24卷 4545-4551页

作者：井彦林仵彦卿曹广祝崔中兴西安理工大学岩土工程研究所

依据数据挖掘技术,采用分类回归树决策树和概率神经网络对黄土的分类规则进行挖掘。利用主成分分析法对数据进行了清洗和降维处理,以处理后的新变量作为挖掘对象,使挖掘出的分类模型和规则得到了简化,提高了计算精度;同时归纳出了影响... 详细信息

依据数据挖掘技术,采用分类回归树决策树和概率神经网络对黄土的分类规则进行挖掘。利用主成分分析法对数据进行了清洗和降维处理,以处理后的新变量作为挖掘对象,使挖掘出的分类模型和规则得到了简化,提高了计算精度;同时归纳出了影响黄土分类的因素,所挖掘出的分类规则可用于黄土地层的智能划分。研究结果表明,挖掘出的知识具有良好的实用性。

关键词：土力学数据挖掘数据压缩分类回归树概率神经网络分类规则