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Mechanical Characteristics and Mechanism of Granite Subjected to Coupling Effect of Acidic Corrosion and Freeze-Thaw Cycles

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Journal of Earth Science 2021年第5期32卷 1202-1211页

作者： suran wang Youliang Chen Jing Ni Guanlin Liu Tomas Manuel Fernandez-Steeger Chao Xu Department of Geotechnical Engineerings Tongji University Shanghai 200092China Department of Civil Engineerings University of Shanghai for Science and Technology Shanghai 200093China Institute for Applied Geosciences Technical University of BerlinBerlin 10587Germany

The typical climatic and environmental conditions in Central Asia are major natural factors causing local rock masses to face considerable risks of damage due to constant freeze-thaw cycles. In addition, these are exacerbated by the dense acidic environments in certain industrialized areas, such as Northern Sinkiang, China. To provide local engineering design with workable solutions, it is crucial to analyze the mechanical performance of rock masses and its mechanisms under the coupling action of corrosive acid and freeze-thaw cycles. In this study, granite samples from the northern Tien Shan Mountains near Urumchi, Xinjiang Province, as well as two kinds of sandstone samples for comparison, were subjected to different soaking conditions, including nitric acid soaking at various pH values. One or both of the freeze-thaw cycle tests and uniaxial compression test were then executed. Speculations regarding the mechanism of the performance of granite rock masses under the action of corrosive acid and freeze-thaw cycles were developed based on the results of these tests. X-ray diffraction and scanning electron microscopy were implemented to demonstrate the feasibility of the speculated mechanism. In this paper, the identification of the white crumb-like substance as SiO_(2) gel were confirmed.

关键词： granite sandstone acidic environment freeze-thaw cycle test XRD SEM

冻融循环作用下砂岩的力学特性及细观损伤本构模型研究

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岩土工程学报 2023年第4期45卷 805-815页

作者：肖鹏陈有亮杜曦王苏然东南大学交通学院岩土工程研究所江苏南京210096 上海理工大学环境与建筑学院土木工程系上海200093 新南威尔士大学土木与环境工程学院悉尼2052 同济大学地下建筑与工程系上海200093

针对寒区岩体工程中岩石的冻融问题,选取砂岩为试样,通过进行室内冻融循环试验、扫描电子显微镜观测和三轴压缩试验对砂岩质量损失、微观结构和力学特性进行了分析。然后基于Lemaitre应变等效假设理论,通过引入能够反映岩石冻融破坏过... 详细信息

针对寒区岩体工程中岩石的冻融问题,选取砂岩为试样,通过进行室内冻融循环试验、扫描电子显微镜观测和三轴压缩试验对砂岩质量损失、微观结构和力学特性进行了分析。然后基于Lemaitre应变等效假设理论,通过引入能够反映岩石冻融破坏过程中的细观冻融损伤变量和力损伤变量来描述岩石材料的劣化程度及损伤演化规律,并采用连续损伤力学理论,建立了冻融与围压耦合作用下岩石的损伤演化方程及细观损伤本构模型。采用理论推导的方法得出所需的模型参数表达式,最后利用冻融岩石的三轴压缩试验数据对该模型的合理性和准确性进行了验证。将试验曲线的峰值点与模型理论曲线的峰值点进行对比,结果表明两者吻合度较好,该损伤本构模型能够较好地反映岩石三轴压缩过程的应力-应变峰值特性,验证了该模型及模型参数确定方法的合理性与可靠性。该模型拓展了岩石在冻融与围压耦合作用下的损伤模型,进一步的揭示了岩石在冻融与围压耦合作用下的损伤机制和破坏规律。

关键词：冻融循环力学特性细观冻融损伤变量 SMP准则损伤演化本构模型

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考虑水化学损伤的岩石真三轴蠕变本构模型

力学学报 2023年第1期55卷 159-168页

作者：陈有亮陈奇键肖鹏杜曦王苏然上海理工大学环境与建筑学院土木工程系上海200093 亚琛工业大学工程地质与水文地质系德国亚琛52064 东南大学交通学院南京210096 新南威尔士大学土木与环境工程学院澳大利亚悉尼2052 同济大学地下建筑与工程系上海200093

为了准确描述岩石在酸性环境下真三轴蠕变行为的各阶段特征,基于水岩作用的化学动力学理论,定义了考虑PH值与时间的化学损伤因子,将弹性体,非线性Kelvin体,线性Kelvin体和黏弹塑性体进行串联,并考虑岩石在真三轴应力作用下的实际情况,... 详细信息

为了准确描述岩石在酸性环境下真三轴蠕变行为的各阶段特征,基于水岩作用的化学动力学理论,定义了考虑PH值与时间的化学损伤因子,将弹性体,非线性Kelvin体,线性Kelvin体和黏弹塑性体进行串联,并考虑岩石在真三轴应力作用下的实际情况,建立岩石酸腐与真三轴应力耦合作用下的损伤蠕变本构模型,通过已有的蠕变试验数据对该模型进行参数辨识与验证,并通过数据拟合得到岩石在真三轴应力下的屈服面方程,探讨中间主应力对蠕变模型的影响.结果表明,推导的本构模型能很好地描述岩石在酸腐作用下真三轴蠕变行为的各阶段特性,验证了其合理性与准确性.

关键词：化学腐蚀真三轴应力非线性岩石蠕变本构中间主应力

岩石化学腐蚀-围压损伤本构模型与离散元模拟研究

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固体力学学报 2022年第6期43卷 703-715页

作者：陈有亮陈奇键肖鹏杜曦王苏然上海理工大学环境与建筑学院上海200093 亚琛工业大学工程地质与水文地质系德国亚琛52064 新南威尔士大学土木与环境工程学院澳大利亚悉尼2052 同济大学地下建筑与工程系上海200093

基于Lemaitre应变等价性假设理论,假定受水化学-力耦合损伤的岩石微元强度服从Weibull分布,考虑化学腐蚀与围压耦合作用对岩石力学参数的影响,通过核磁共振技术与损伤力学理论,引入化学损伤变量与力损伤变量,并认为微元破坏符合SMP准则... 详细信息

基于Lemaitre应变等价性假设理论,假定受水化学-力耦合损伤的岩石微元强度服从Weibull分布,考虑化学腐蚀与围压耦合作用对岩石力学参数的影响,通过核磁共振技术与损伤力学理论,引入化学损伤变量与力损伤变量,并认为微元破坏符合SMP准则,建立岩石化学腐蚀-力耦合损伤本构模型,并采用理论推导的方法得出所需的模型参数.同时基于颗粒离散元方法,引入参数半径乘子来改变颗粒间的黏结接触尺寸,从而模拟水化学损伤,采用平直节理模型对水化学作用后的岩石进行三轴压缩模拟,得到了水化学作用和不同围压下的岩石三轴应力-应变模拟曲线.通过对比所构建的岩石化学腐蚀-力耦合损伤本构模型理论曲线、离散元模拟曲线和试验曲线,结果表明三者吻合度较好,能够很好地反映岩石在化学腐蚀和围压耦合作用下的力学特性与破坏特征,并通过离散元方法得到了岩石在三轴压缩过程中裂纹的产生与分布情况.

关键词：水化学损伤本构模型 SMP准则 PFC模拟平直节理模型半径乘子

基于MCMC的页岩气藏压裂缝网不确定性反演法

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石油科学通报 2023年第5期8卷 637-648页

作者：贾品封皓然王苏冉王志凯牛烺昱程林松中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中海油研究总院有限责任公司北京100028

水平井体积压裂是实现页岩气经济开发的有效手段。水力压裂能够形成三维立体复杂裂缝网络,改善页岩气藏渗流环境,但由于页岩气藏基础参数的不确定性,尤其是复杂的孔渗条件、地层温压系统及非线性渗流机理给页岩气压裂缝网反演带来了极... 详细信息

水平井体积压裂是实现页岩气经济开发的有效手段。水力压裂能够形成三维立体复杂裂缝网络,改善页岩气藏渗流环境,但由于页岩气藏基础参数的不确定性,尤其是复杂的孔渗条件、地层温压系统及非线性渗流机理给页岩气压裂缝网反演带来了极大的不确定性,导致准确评估页岩气藏压裂效果困难。本文首先构建了联合直线分析法和图版拟合法的缝网参数确定性反演方法,然后讨论了缝网反演所需基础参数的不确定性,以此提出一种基于马尔可夫-蒙特卡洛方法(MCMC)的页岩气藏压裂缝网不确定反演方法,通过随机生成基础参数样本集,利用确定性方法解释不同样本集下的缝网关键参数,给出其多组合性及概率分布。最后,结合我国西南地区某页岩气区块一口体积压裂水平井的生产动态,明确了压裂缝网四个关键参数的不确定性排序,并反演出了关键参数值及P10、P50、P90的概率结果,评价了由于基础参数的不确定性对压裂缝网参数解释结果的影响程度,对页岩气藏压裂效果评价及合理开发对策制定提供了较全面的实际指导。

关键词：页岩气藏直线分析法图版拟合马尔可夫-蒙特卡洛方法不确定性反演

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致密砂岩束缚水饱和度和微观孔喉结构关系实验研究

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中国海上油气 2022年第4期34卷 65-71页

作者：白玉湖王苏冉徐兵祥陈岭李彦尊董志强中海油研究总院有限责任公司北京100028

致密砂岩气藏在开发过程中普遍存在产水现象,容易造成井筒积液、产量快速递减甚至停产等问题,认识致密砂岩地层水赋存规律,从而评价产水规律及其对产能的影响,是致密气规模化开发必须解决的关键问题。以中国海油鄂尔多斯盆地矿区盒八段... 详细信息

致密砂岩气藏在开发过程中普遍存在产水现象,容易造成井筒积液、产量快速递减甚至停产等问题,认识致密砂岩地层水赋存规律,从而评价产水规律及其对产能的影响,是致密气规模化开发必须解决的关键问题。以中国海油鄂尔多斯盆地矿区盒八段致密储层为研究对象,选取典型岩心8块,每一块岩心均依次开展了孔渗分析、核磁共振实验、高压驱替实验和恒速压汞实验,从而揭示致密砂岩束缚水饱和度及与之一一对应的微观孔喉量化关系。实验结果表明,临兴矿区盒八段致密储层束缚水饱和度整体在40%~70%,且赋存在小于0.1μm的孔隙内以及较大孔隙的亲水表面上;束缚水饱和度随着喉道半径平均值、渗透率的增加而降低,具有较好的线性关系。本文所提出的方法为定量评价致密砂岩气藏的产水能力提供了基础依据和指导。

关键词：致密砂岩束缚水饱和度微观孔喉核磁共振高压驱替

温度与围压耦合作用下基于Weibull分布的岩石损伤本构模型

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工业建筑 2022年第8期52卷 160-167页

作者：陈有亮肖鹏杜曦王苏然拉菲格·阿扎姆上海理工大学环境与建筑学院上海200093 亚琛工业大学工程地质与水文地质系亚琛52064 新南威尔士大学土木与环境工程学院悉尼2052 同济大学地下建筑与工程系上海200093

基于Lemaitre应变等价性假设理论,假定受热-力耦合损伤的岩石微元强度服从Weibull分布,考虑温度与围压耦合作用对岩石力学参数的影响,采用损伤力学理论,引入热损伤变量和力损伤变量,在微元破坏符合D-P准则条件下,建立岩石热-力耦合损伤... 详细信息

基于Lemaitre应变等价性假设理论,假定受热-力耦合损伤的岩石微元强度服从Weibull分布,考虑温度与围压耦合作用对岩石力学参数的影响,采用损伤力学理论,引入热损伤变量和力损伤变量,在微元破坏符合D-P准则条件下,建立岩石热-力耦合损伤演化方程及本构模型,采用理论推导的方法得出所需的模型参数。通过对比所构建的岩石热-力耦合损伤本构模型曲线和试验曲线的峰值点,结果表明两者吻合度较好,能够很好反映岩石在温度和围压耦合作用下的损伤演化和本构关系,验证了该模型及模型参数确定方法的合理性和可靠性。模型所需的模型参数均可通过实验室常规三轴试验获得。

关键词：岩石力学损伤力学 Weibull分布热-力耦合作用损伤演化本构模型

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致密气不稳定“一点法”产能评价研究

中国海上油气 2022年第5期34卷 117-122页

作者：徐兵祥白玉湖董志强陈岭王苏冉李彦尊杜江峰中海油研究总院有限责任公司北京100028

由于致密气井试气时间短,现场常用的“一点法”测试实则是一种不稳定“一点法”,计算无阻流量较真实无阻流量要高。运用“一点法”公式和瞬态二项式产能方程对不稳定“一点法”误差进行分析,结果表明:测试时间对无阻流量具有较大影响,... 详细信息

由于致密气井试气时间短,现场常用的“一点法”测试实则是一种不稳定“一点法”,计算无阻流量较真实无阻流量要高。运用“一点法”公式和瞬态二项式产能方程对不稳定“一点法”误差进行分析,结果表明:测试时间对无阻流量具有较大影响,且渗透率越小,影响越大;经验系数和测试生产压差对无阻流量也具有一定影响,但当经验系数大于6,无因次压力大于08时,影响在4%以内,可忽略不计。经综合分析,神府区块“一点法”测试经验系数和测试生产压差对其计算无阻流量影响不大,测试时间过短造成无阻流量偏高20%左右。神府区块20口典型井应用表明:不稳定“一点法”测试误差平均为1872%,评价真实无阻流量平均为276×104m3/d。基于此,提出了不稳定“一点法”产能评价推荐做法,包括测试时间、工作制度和经验系数的确定方法,进一步规范了现场“一点法”测试工艺,指导致密气产能认识和合理配产。

关键词：致密气一点法产能评价无阻流量神府区块

主体、客体与中介视角下的中外图书馆APP研究解析

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图书馆 2018年第6期 79-85页

作者：严贝妮叶宗勇王苏然安徽大学管理学院合肥230039

文章通过主题检索和引文追踪收集文献,梳理了中外图书馆APP的发展历程,进而从主体、客体、中介这三个视角对中外图书馆APP的相关研究进行了解构分析,在此基础上指出图书馆APP功能的个性化和场景的差异化是未来研究需要重点关注的方向。

关键词：图书馆APP 主体视角客体视角中介视角