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古龙页岩力学特征与裂缝扩展机理

石油与天然气地质 2023年第4期44卷 820-828页

作者：刘合孟思炜王素玲董康兴杨柳陶嘉平梁立豪中国石油勘探开发研究院北京100083 东北石油大学黑龙江大庆163318 中国矿业大学(北京) 北京100083

古龙页岩油是中国对纯页岩型页岩油规模化勘探开发的首次探索。明确古龙页岩岩石力学特征与裂缝扩展机制,对指导古龙页岩油工程靶体优选、压裂工艺设计与施工参数优化具有重要意义。在对古龙页岩开展矿物分布、薄片及岩石力学测试分析... 详细信息

古龙页岩油是中国对纯页岩型页岩油规模化勘探开发的首次探索。明确古龙页岩岩石力学特征与裂缝扩展机制,对指导古龙页岩油工程靶体优选、压裂工艺设计与施工参数优化具有重要意义。在对古龙页岩开展矿物分布、薄片及岩石力学测试分析的基础上,明确了古龙页岩“千层小薄饼”力学特征,分析了地质-工程多因素控制下的裂缝扩展机理。结果显示,古龙页岩具有黏土矿物含量高(平均为46.6%)、储集层塑性强、页理发育程度高及力学各向异性强的典型特征。与常规页岩脆性断裂存在显著不同,古龙页岩典型岩样力学性质表现出高频波动特征,抗压强度大于20 MPa的波动次数为3.33次/cm,断裂过程呈渐进式的稳定破坏过程,具有缓慢的峰后跌落段,断裂轨迹表现为锯齿状随机路径。同时,在高密度页理缝的控制下,古龙页岩压裂裂缝形态复杂,但缝高和缝长受到明显抑制,人工裂缝“扩不高、延不远”,成为古龙页岩油储集层有效改造的主要制约。建议古龙页岩油压裂改造应遵循“控近扩远”原则,加强压裂施工过程控制,抑制近井裂缝过度发育,促进主裂缝充分延伸,提高有效改造体积。

关键词：力学特征弹塑性裂缝扩展非均质性页岩油古龙页岩松辽盆地

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金丝的力学特征对球键合的微观组织和性能的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第10期51卷 3632-3637页

作者：康菲菲周文艳俞建树季兴桥王佳陈绪波罗建强梁辰吴永瑾裴洪营贵研铂业股份有限公司稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室云南昆明650106 中国电子科技集团第二十九研究所四川成都610036

用电子背散射衍射仪对具有不同力学特征金丝的微区组织进行表征,采用扫描电镜和光学显微镜观察线弧轮廓、热影响区和焊点形貌,并通过推拉力测试仪测量线弧拉力和焊球剪切力,分析金丝力学特征对球键合质量的影响。结果表明:半硬态1和半硬... 详细信息

用电子背散射衍射仪对具有不同力学特征金丝的微区组织进行表征,采用扫描电镜和光学显微镜观察线弧轮廓、热影响区和焊点形貌,并通过推拉力测试仪测量线弧拉力和焊球剪切力,分析金丝力学特征对球键合质量的影响。结果表明:半硬态1和半硬态2的金丝芯部保持纤维状组织,边缘晶粒为细小的等轴晶,沿径向微区组织形貌有明显差异。打火烧球后形成的热影响区长度短,球颈部的组织有明显的梯度性,键合后弧高较小。软态金丝的组织为粗大的等轴晶,沿径向分布均匀,键合拉力低,易发生滑球现象。半硬态2金丝与焊盘的结合力强,引线键合拉力高,综合键合质量优,是最适合球键合工艺的金丝。

关键词：金丝球键合工艺力学特征热影响区长度键合质量

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高速柔性转子支承松动力学特征及动力特性

北京航空航天大学学报 2017年第8期43卷 1677-1683页

作者：于欢马艳红肖森洪杰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083 先进航空发动机协同创新中心北京100083

针对高速柔性转子支承松动的结构特征、力学特征以及多支点转子系统动力学设计的需要,研究了转子支承结构松动引起支承刚度非连续变化的产生机理,建立了支承松动转子系统动力学模型,分析了支承松动转子系统存在混沌运动的条件,即当转子... 详细信息

针对高速柔性转子支承松动的结构特征、力学特征以及多支点转子系统动力学设计的需要,研究了转子支承结构松动引起支承刚度非连续变化的产生机理,建立了支承松动转子系统动力学模型,分析了支承松动转子系统存在混沌运动的条件,即当转子动力特性对支承刚度变化敏感时,受支承刚度阶跃影响,支承松动转子系统会产生混沌运动。根据多支点转子系统动力学特性与支承结构位置、刚度的相关性,采用优化支承位置和支承刚度的方法,使转子动力特性对支承刚度非连续变化不敏感,为多支点高速柔性转子系统的动力学优化设计提供了设计途径。

关键词：柔性转子支承松动力学特征动力特性优化设计

不同含水率及黏土含量下松软煤体力学特征试验研究

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岩石力学与工程学报 2017年第A01期36卷 3258-3265页

作者：朱传奇李传明殷志强侯俊领安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控安徽省重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001 淮南矿业(集团)有限责任公司安徽淮南232001

运用自行研制的型煤制样设备,借助RMT–150B岩石力学试验系统对不同含水率及黏土含量下松软煤体的力学特征开展试验研究。结果表明:(1)在试验含水率(1.59%~6.50%)范围内,相同黏土含量下的松软煤体均存在一个临界含水率,在该含水率水平时... 详细信息

运用自行研制的型煤制样设备,借助RMT–150B岩石力学试验系统对不同含水率及黏土含量下松软煤体的力学特征开展试验研究。结果表明:(1)在试验含水率(1.59%~6.50%)范围内,相同黏土含量下的松软煤体均存在一个临界含水率,在该含水率水平时,煤体的抗压强度最高、弹性模量最大;(2)黏土含量由4.00%增加到19.36%过程中,各含水率下的松软煤体抗压强度和弹性模量均呈先增后减的变化趋势,极高点黏土含量皆在11.68%左右;(3)其他条件相同时,随含水率的增大、黏土含量的增多,松软煤体脆性降低而延性增加,泊松比逐渐增大;(4)松软煤体颗粒间液桥力随含水率的变化是煤体宏观力学行为演化的主要原因,适量的黏土颗粒能够作为胶结物进一步强化煤体。研究成果对松软煤层的安全高效开采具有重要的理论意义和工程应用价值。

关键词：采矿工程松软煤体含水率黏土含量力学特征液桥力

层状复合岩石变形破坏全过程接触面力学特征研究

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岩土力学 2023年第6期44卷 1683-1694页

作者：许海亮谭安福宋义敏朱力安栋杜羽高晗钧北方工业大学土木工程学院北京100144 中交二公局工程设计研究院陕西西安710065

通过三点弯曲试验,利用CCD相机作为观测手段,采用数字散斑相关方法,对一种细砂岩组成的层状复合岩石试件进行试验研究,分析层状复合岩石变形破坏全过程接触面力学特征。结果表明:(1)随着荷载的施加,上下层试件表面的水平应变场呈现竖向... 详细信息

通过三点弯曲试验,利用CCD相机作为观测手段,采用数字散斑相关方法,对一种细砂岩组成的层状复合岩石试件进行试验研究,分析层状复合岩石变形破坏全过程接触面力学特征。结果表明:(1)随着荷载的施加,上下层试件表面的水平应变场呈现竖向分布的拉压应变区交替出现的现象,这种现象在层间接触面附近尤为明显;(2)层间滑动位移整体呈波动状态分布,随着荷载的增加,层间滑动位移值逐步增大,最大滑移值为0.174mm;(3)接触面水平应力值受层间接触条件影响呈波动变化状态,层间竖向应力曲线呈V形分布;(4)加载过程中层间摩擦系数不断变化,在滑动初期阶段,摩擦系数从3.5降低至0.2,在稳定滑动阶段,摩擦系数则保持为0.15;(5)上下层面变形能密度曲线变化趋势基本相同,在荷载峰值时刻,接触面变形能密度达到最大值4.2 J/m^(3)。上述研究成果可为远程岩层界面DIC监测和岩层滑动研究取值提供有益的参考。

关键词：层状复合岩石三点弯曲试验接触面力学特征

支护时机对软弱围岩公路隧道力学特征影响的试验研究

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岩土工程学报 2009年第3期31卷 390-395页

作者：来弘鹏林永贵谢永利杨晓华长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室陕西西安710064 广州市市政工程设计研究院广东广州510060

为了更全面地了解支护时机对软弱围岩公路隧道力学特征的影响,运用研制的地质力学模型试验简便实用的隧道开挖工具与方法,系统开展了基于先加载后开洞思路的公路隧道模型试验,研究了支护时机对软弱围岩公路隧道围岩压力、衬砌切向应力... 详细信息

为了更全面地了解支护时机对软弱围岩公路隧道力学特征的影响,运用研制的地质力学模型试验简便实用的隧道开挖工具与方法,系统开展了基于先加载后开洞思路的公路隧道模型试验,研究了支护时机对软弱围岩公路隧道围岩压力、衬砌切向应力大小与分布规律的影响。试验结果表明:支护时机对软弱围岩公路隧道围岩压力、衬砌切向应力的大小及分布影响显著;在不同应力场的软弱围岩(原岩弹模为210 MPa)中开挖隧道,当开挖洞径为12 m左右时,200 mm左右的变形预留量是较为合适的。该工况下衬砌的切向应力、围岩压力均较小,而且各位置分布也比较均匀,对衬砌的受力最为有利。在实际工程中应加强监控量测,不断总结经验,尽可能地选择最佳时机支护以达到衬砌受力较小的目的。

关键词：隧道工程软弱围岩支护时机力学特征模型试验

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等效晶质模型及岩石力学特征细观研究

岩石力学与工程学报 2015年第3期34卷 511-519页

作者：周喻高永涛吴顺川严琼孙浩北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

基于颗粒流理论与颗粒流程序,采用颗粒体模型与光滑节理模型,构建具有岩石矿物细观结构特征的等效晶质模型。通过室内试验与计算结果的对比分析,验证等效晶质模型在岩石力学特征研究中的适宜性与可靠性;同时,从细观角度深入揭示岩石在... 详细信息

基于颗粒流理论与颗粒流程序,采用颗粒体模型与光滑节理模型,构建具有岩石矿物细观结构特征的等效晶质模型。通过室内试验与计算结果的对比分析,验证等效晶质模型在岩石力学特征研究中的适宜性与可靠性;同时,从细观角度深入揭示岩石在加载条件下的破裂机制与强度特性。主要研究结果如下:(1)在单轴拉伸条件下,岩石近似与加载轴向相垂直的宏观断裂面,主要由相邻晶质体边界上的黏结张拉破坏构成;(2)在单轴压缩或低围压三轴压缩条件下,岩石近似与加载轴向相平行的宏观断裂面,主要以相邻晶质体边界上黏结张拉破坏为主,导致岩石产生宏观劈裂破坏;(3)在高围压三轴压缩条件下,与加载轴向呈一定夹角贯通岩石内部的宏观断裂面,主要以晶质体内张拉破坏以及相邻晶质体边界上黏结张拉、剪切破坏构成,导致岩石产生宏观剪切破坏;(4)对于类似于花岗岩的硬脆性岩石而言,采用等效晶质模型可再现岩石较低的单轴抗拉与单轴抗压强度比值,且其强度特性采用Hoek-Brown强度准则描述更为合理。

关键词：岩石力学颗粒流理论颗粒流程序等效晶质模型力学特征

分阶段卸荷过程中构造煤的力学特征及能量演化分析

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煤炭学报 2015年第12期40卷 2820-2828页

作者：张军伟姜德义赵云峰陈结李林重庆大学资源及环境科学学院重庆400044 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

采用恒定轴压以不同卸荷速率分阶段卸围压的方式,分别对初始围压不同的三组煤样进行卸荷试验,然后对比分析了构造煤常规三轴加载和分阶段卸荷试验的应力-应变曲线特征,并从能量演化的角度分析了分阶段卸荷过程中煤样的能量变化规律。试... 详细信息

采用恒定轴压以不同卸荷速率分阶段卸围压的方式,分别对初始围压不同的三组煤样进行卸荷试验,然后对比分析了构造煤常规三轴加载和分阶段卸荷试验的应力-应变曲线特征,并从能量演化的角度分析了分阶段卸荷过程中煤样的能量变化规律。试验结果表明,构造煤分阶段卸围压试验的力学强度和变形能力明显小于常规三轴加载试验。分阶段卸荷过程中构造煤的偏应力和应变变化均呈现明显的阶梯状。在卸荷段,围压对试件的变形起到了限制作用,围压越大,应变增量越小、卸荷段越多;卸荷速率通过改变围压卸荷量影响应变变化,但相同卸荷速率时,围压越大应变增量越小;在恒压段,试件的应变变化呈现蠕变特征,通过数据拟合得到了其叠加开尔文体的蠕变方程。分阶段卸围压过程中,围压卸荷诱发弹性应变能持续释放,煤样吸收的总能量不断增加,其转化的耗散能也不断增大;围压卸荷速率越大,弹性应变能释放越快,耗散能变化率也越大,煤样强度衰减也更快;并且相同卸荷速率条件下,围压越小弹性应变能变化率也较小。

关键词：构造煤分阶段卸荷力学特征能量演化

不同温度条件下煤系砂质泥岩力学特征试验研究

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岩石力学与工程学报 2014年第4期33卷 809-816页

作者：查文华宋新龙武腾飞安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001

利用RMT-150B岩石力学试验系统和GD-65／150高低温环境箱，对煤系砂质泥岩在25℃～55℃温度下的力学特性开展试验研究，分析不同温度下砂质泥岩的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量以及变形模量受温度的影响。研究结... 详细信息

利用RMT-150B岩石力学试验系统和GD-65／150高低温环境箱，对煤系砂质泥岩在25℃～55℃温度下的力学特性开展试验研究，分析不同温度下砂质泥岩的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量以及变形模量受温度的影响。研究结果表明，不同温度下砂质泥岩的力学特性有差异。随着温度的升高，其峰值应力、峰值应变逐渐降低，但在40℃前后峰值应力和峰值应变随温度的升高其减小幅度不同，峰值应力值从25℃到40℃降幅达22．1％，从40℃到55℃降幅达4．3％，峰值应变从25℃到40℃减小了12．9％，从40℃到55℃应变减小了29．9％；弹性模量随着温度的升高呈线性减小；变形模量随着温度的升高呈线性增大。研究结果对实施深部煤炭的安全高效开采以及深部软岩工程灾害的预测和控制具重要的理论意义和实用价值。

关键词：岩石力学煤系砂质泥岩不同温度单轴压缩力学特征