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基于Schwarz-Christoffel变换的圆形隧道围岩应力分布特征研究

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应用数学和力学 2019年第10期40卷 1089-1098页

作者：崔建斌姬安召熊贵明陇东学院数学与统计学院甘肃庆阳745000 陇东学院能源工程学院甘肃庆阳745000 太原理工大学矿业工程学院太原030024

隧道围岩应力还原到实际区域的变换方法被越来越多地应用到工程实践中,对复杂形状围岩体内的隧道围岩应力计算方法和隧道围岩稳定性的研究具有重要的实践指导意义.该文建立了不规则岩体中开挖圆形隧道的力学模型,运用复变函数理论,通过... 详细信息

隧道围岩应力还原到实际区域的变换方法被越来越多地应用到工程实践中,对复杂形状围岩体内的隧道围岩应力计算方法和隧道围岩稳定性的研究具有重要的实践指导意义.该文建立了不规则岩体中开挖圆形隧道的力学模型,运用复变函数理论,通过映射函数Schwarz?Christoffel变换,得到复平面单位圆到隧道所处多边形岩体的映射函数,在复变函数数域内分析了多边形岩体应力的求解步骤,运用弹性力学理论等推导了不规则岩体中圆形隧道的复变应力函数?(ξ)和φ(ξ)的表达式,并得出围岩体任一点应力分量σρ和σθ的解析通式.通过具体算例分析可知,岩体形状对圆形隧道的稳定性有较大的影响,隧道所处4种形状下的围岩体最大应力值分布规律为:顶底板的最大应力值从六边形、五边形、四边形、圆形围岩体依次减小,帮部的最大应力值从圆形、四边形、五边形、六边形围岩体依次减小.

关键词：多边形围岩隧道 Schwarz-Christoffel变换平面应力围岩应力分布

青海共和盆地花岗岩高温热损伤力学特性试验研究

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岩石力学与工程学报 2020年第1期39卷 69-83页

作者：郤保平吴阳春王帅熊贵明赵阳升太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024

青海共和盆地花岗岩高温热损伤力学特性的研究,对于青海共和干热岩地热示范工程的顺利实施具有重要意义,可为干热岩钻井工程、人工热储的设计与施工提供有关岩石热损伤力学参数。采用宏观力学试验方法,结合显微CT扫描,对取自青海共和盆... 详细信息

青海共和盆地花岗岩高温热损伤力学特性的研究,对于青海共和干热岩地热示范工程的顺利实施具有重要意义,可为干热岩钻井工程、人工热储的设计与施工提供有关岩石热损伤力学参数。采用宏观力学试验方法,结合显微CT扫描,对取自青海共和盆地的花岗岩热损伤的抗压强度、抗剪强度、抗拉强度,以及高温状态花岗岩试件自然冷却降温、裂隙生成进行研究。在试验测得高温热损伤花岗岩的抗压强度、弹性模量、抗剪强度、抗拉强度数据基础上,拟合获得抗压强度、弹性模量、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角随温度变化的经验公式,建立热作用下花岗岩剪切破坏强度准则。同时揭示了温度对青海共和盆地花岗岩脆性-延性转变的影响,发现温度在500℃~600℃时,延性特征表现突出;降温速率与花岗岩的热破裂裂隙密度密切相关,花岗岩在空气中自然冷却过程中,前400 s降温速率最大,形成的温度梯度也最大,特别是前150 s,热破裂最剧烈。研究结果可为我国干热岩的开发与利用提供理论依据与技术支持,丰富和发展高温岩石力学理论。

关键词：岩石力学干热岩热损伤力学性质降温速率

热冲击作用下花岗岩力学特性及其随冷却温度演变规律试验研究

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岩土力学 2020年第S01期41卷 83-94页

作者：郤保平吴阳春王帅熊贵明赵阳升太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024

相同高温状态花岗岩在不同冷却温度介质中热冲击下的力学特性不同。热冲击作用下花岗岩的力学强度主要取决于内部热冲击破裂裂隙的密度和数量,其决定因素为热冲击速度和热冲击因子,与热冲击温差没有绝对的相关性。采用自主研制的岩石热... 详细信息

相同高温状态花岗岩在不同冷却温度介质中热冲击下的力学特性不同。热冲击作用下花岗岩的力学强度主要取决于内部热冲击破裂裂隙的密度和数量,其决定因素为热冲击速度和热冲击因子,与热冲击温差没有绝对的相关性。采用自主研制的岩石热冲击破裂试验台对青海共和盆地花岗岩进行热冲击破裂处理,测试其抗压强度、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角等宏观力学参数,研究热冲击作用下花岗岩的宏观力学性质及其随冷却温度的演变规律。研究结果表明,(1)相同加热温度的花岗岩,经不同温度冷却介质热冲击破裂后单轴抗压强度、抗拉强度、黏聚力随着冷却介质温度的升高呈现降低趋势,内摩擦角随着冷却介质温度的升高而升高;(2)不同温度恒温水中热冲击下花岗岩的单轴抗压强度和抗拉强度呈有规律的劣化趋势,600℃花岗岩经100℃水热冲击处理后其抗压强度和抗拉强度仅为250℃是经20℃水热冲击作用后的30%;(3)黏聚力随着热冲击破裂程度的加剧呈减小趋势,内摩擦角呈明显增大趋势;(4)热冲击非定常传热对花岗岩力学性质具有劣化作用,干热岩地热人工热储的建造和井筒稳定性控制都需要考虑热冲击作用下花岗岩的强度随冷却介质温度的演变规律。

关键词：花岗岩热冲击作用力学特性冷却介质温度演变规律

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关于农村饮水项目供水水质监测的探讨

甘肃水利水电技术 2005年第4期41卷 383-383,387页

作者：熊贵明天水市水利局甘肃天水741000

保障农村饮水安全应建立农村饮用水水质监测网络体系,完善监测制度,重视监测管理质量,提高监测水平。

关键词：农村饮水水质监测

农村饮水雨水集蓄工程建设中应注意的几个问题

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甘肃水利水电技术 2005年第3期41卷 274-274,292页

作者：熊贵明天水市水利局甘肃天水741000

通过对农村饮水雨水集蓄工程在建设和使用中出现的饮水水质、水窖质量、供水保证率等具体问题的分析,提出了解决这些问题的具体措施。

关键词：农村饮水雨水集蓄问题分析

热冲击作用下花岗岩温度场分布规律数值模拟研究

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太原理工大学学报 2018年第6期49卷 820-826页

作者：熊贵明郤保平吴阳春陈路海太原理工大学矿业工程学院太原030024 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室太原030024

基于传热学原理,以常温水、液态二氧化碳和液氮为工质,应用先进的多物理场仿真软件Comsol Multiphysics 5.3a对不同温度下的花岗岩进行了热冲击模拟实验,且在相同条件下进行了花岗岩热冲击实验。模拟结果表明:热冲击作用下花岗岩温度场... 详细信息

基于传热学原理,以常温水、液态二氧化碳和液氮为工质,应用先进的多物理场仿真软件Comsol Multiphysics 5.3a对不同温度下的花岗岩进行了热冲击模拟实验,且在相同条件下进行了花岗岩热冲击实验。模拟结果表明:热冲击作用下花岗岩温度场以波的形式传播,工质接触的面积越大,温度场传播速度越快;热平衡时间随着工质温度的降低而延长,且在花岗岩初始温度400～500℃之间存在一个可能使岩石发生相态转变的温度阈值;热冲击速度随着初始温度的升高而增大,温度梯度随时间增加而先增大后减小,温度梯度越大,热冲击作用越强烈,岩石中热量损失越大;热冲击温度变化曲线可分为温度加速变化、温度减速变化和温度稳定三个阶段。实验结果表明,数值模拟对物理试验起到了补充作用。

关键词：干热岩花岗岩热冲击温度场 ComsolMultiphysics 数值模拟

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有机土酸对花岗岩力学性能影响试验研究

矿业研究与开发 2019年第12期39卷 57-62页

作者：王帅郤保平吴杨春陈路海熊贵明太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024

以采自青海共和盆地的花岗岩样品为研究对象,利用电液伺服万能试验机对3种不同乙酸浓度的土酸溶液浸泡后的花岗岩试件进行岩石力学试验。通过测量3种溶液浸泡过程中各溶液的pH变化、浸泡岩样的质量变化,分析化学溶液对岩石的腐蚀程度,... 详细信息

以采自青海共和盆地的花岗岩样品为研究对象,利用电液伺服万能试验机对3种不同乙酸浓度的土酸溶液浸泡后的花岗岩试件进行岩石力学试验。通过测量3种溶液浸泡过程中各溶液的pH变化、浸泡岩样的质量变化,分析化学溶液对岩石的腐蚀程度,进而探讨乙酸在化学刺激剂中的作用以及有机土酸与储层反应机理。研究了有机土酸对储层的化学刺激效果以及溶蚀特征,获得不同浓度乙酸溶液对花岗岩强度的影响规律。结果表明,在增强型地热系统(EGS)中,乙酸不仅仅作为有机弱酸参与储层激发,同时还作为缓冲液维持酸岩反应体系的低pH值,强化腐蚀反应。对花岗岩力学性质的影响不同,花岗岩单轴抗压强度、抗拉强度随乙酸浓度增加而降低,且花岗岩的内聚力随浸泡溶液的乙酸浓度增加而减小,而内摩擦角随着乙酸浓度增加微增。室内试验结果可为构建花岗岩化学腐蚀条件下本构模型提供重要的试验资料。

关键词：干热岩储层改造乙酸力学试验损伤力学

基于热弹性理论的含结构面的干热岩井筒变形破坏规律研究

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矿业研究与开发 2020年第6期40卷 100-107页

作者：张东清李晓雪熊贵明王磊中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院北京100101 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024

井壁稳定性控制技术是干热岩地热开发的前提条件。以青海共和GR1^#钻干热岩段遇结构面后井筒失稳为工程背景,基于热弹性理论,推导出三维应力状态下干热岩损伤破坏判断表达式,并运用COMSOL有限元软件建立热力耦合作用下干热岩井筒围岩稳... 详细信息

井壁稳定性控制技术是干热岩地热开发的前提条件。以青海共和GR1^#钻干热岩段遇结构面后井筒失稳为工程背景,基于热弹性理论,推导出三维应力状态下干热岩损伤破坏判断表达式,并运用COMSOL有限元软件建立热力耦合作用下干热岩井筒围岩稳定力学模型,研究温度、结构面厚度和倾角对含结构面的干热岩井筒变形破坏规律的影响。研究表明:干热岩井壁的变形量随温度、结构面厚度和倾角的增大而变大,且最大变形量发生在结构面的中部。同一条件下,结构面处的损伤大于花岗岩处,且温度和结构面厚度这2个因素对干热岩损伤影响较为严重;结构面为井筒围岩的弱面,钻井工程施工中应重点关注。

关键词：干热岩热弹性理论结构面井筒变形井筒破坏

基于黏弹性理论的干热岩井筒变形与损伤破坏研究

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太原理工大学学报 2019年第6期50卷 820-828页

作者：郤保平李晓雪王磊熊贵明何水鑫成泽鹏太原理工大学矿业工程学院太原030024 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室太原030024 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院北京100101

干热岩地热深钻施工过程中井筒围岩失稳是一个技术难题。针对我国青海共和盆地勘探孔所揭露的干热岩地质构造,基于黏弹性理论,推导出三维应力下井筒围岩损伤破坏判别式。借助COMSOL有限元软件开展数值试验,研究不同影响因素(如温度、最... 详细信息

干热岩地热深钻施工过程中井筒围岩失稳是一个技术难题。针对我国青海共和盆地勘探孔所揭露的干热岩地质构造,基于黏弹性理论,推导出三维应力下井筒围岩损伤破坏判别式。借助COMSOL有限元软件开展数值试验,研究不同影响因素(如温度、最大水平应力、井径等)下,含有结构层的井筒变形与损伤破坏规律。结果表明:结构面是干热岩井筒围岩破坏与失稳的关键部位,也是干热岩井筒围岩稳定控制的重点;温度是造成干热岩井筒变形的主要因素,温度对于含有结构面的井筒围岩的损伤破坏影响显著,300℃是一个温度阈值;温度和井径是造成干热岩井筒围岩损伤破坏的主要因素,且结构面处井筒围岩较花岗岩层内井筒围岩易发生破坏。

关键词：干热岩井筒变形井筒破坏黏弹性理论数值试验围岩稳定性