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垂直裂隙对倾斜坡顶黄土边坡稳定性的影响

公路 2022年第10期67卷 48-54页

作者：赵海容葛玉婷杜岳涛周志军甘肃省公路事业发展中心兰州市730070 陕西省交通规划设计研究院有限公司西安市710065 陕西省铁路投资(集团)有限公司西安市710199 长安大学公路学院西安市710064

为研究垂直裂隙对黄土边坡稳定性的影响,基于极限分析上限定理,对具有垂直裂隙及倾斜坡顶的黄土边坡进行分析,推导出边坡的外功率及内能量损耗的计算公式,并结合强度折减法编写优化程序,寻找带裂隙边坡处于临界破坏状态时的安全系数及... 详细信息

为研究垂直裂隙对黄土边坡稳定性的影响,基于极限分析上限定理,对具有垂直裂隙及倾斜坡顶的黄土边坡进行分析,推导出边坡的外功率及内能量损耗的计算公式,并结合强度折减法编写优化程序,寻找带裂隙边坡处于临界破坏状态时的安全系数及此时与之对应的垂直裂隙的位置。然后以黄延高速沿线某一黄土边坡为例进行验证,分别采用该方法及有限差分软件对边坡的安全系数进行计算,并研究了安全系数随着坡肩和坡顶裂隙间距离变化的规律。计算结果表明,理论计算与数值模拟得到的安全系数变化规律基本相同。安全系数随坡肩和裂隙间距离的增大而减小,当坡顶裂隙和坡肩之间距离到达某一临界值时,安全系数达到最小;之后随着距离的增加,安全系数有小幅度增长而后趋于稳定。且通过对比发现,有限差分法所得安全系数略大于理论计算方法结果,最终得到的安全系数相对误差为0.6%,可见该计算方法的准确性较好。

关键词：公路路基安全系数理论分析黄土边坡垂直裂隙

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垂直裂隙P波响应特征分析

石油物探 2010年第2期49卷 125-132页

作者：李佩朱生旺曲寿利刘振峰中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院北京100083 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院江苏南京210014

应用反射P波数据预测裂缝发育带,进行流体识别是当前地震勘探的重点和难点。利用各向异性弹性波方程交错网格高阶有限差分数值模拟方法,开展了不同密度和不同充填物的垂直裂隙介质的波场响应特征研究。对不同模型反射P波的振幅和速度随... 详细信息

应用反射P波数据预测裂缝发育带,进行流体识别是当前地震勘探的重点和难点。利用各向异性弹性波方程交错网格高阶有限差分数值模拟方法,开展了不同密度和不同充填物的垂直裂隙介质的波场响应特征研究。对不同模型反射P波的振幅和速度随方位角和炮检距的变化特征进行了定量的分析和总结。研究结果表明,当地层中含有单组垂直的平行裂隙时,反射P波振幅对垂直裂隙中充填物的敏感性大于速度对裂隙中充填物的敏感性,随着裂隙密度的增加,P波各向异性程度也相应增强,裂隙中含气时,各向异性程度较含饱和水时强。在一定程度上,为利用P波属性进行垂直裂隙油气藏的检测提供了理论依据。

关键词：垂直裂隙数值模拟裂隙密度各向异性波场特征

增强型地热系统垂直裂隙热储热开采过程数值模拟

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可再生能源 2014年第6期32卷 829-835页

作者：胡剑苏正吴能友翟海珍曾玉超中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学院大学北京100049

增强型地热系统(Enhanced Geothermal System,EGS)作为开采深层地热资源最为有效的方法已经成为国际研究热点。充分探究EGS运行时热储内热量的开采过程对评估EGS性能及今后EGS商业开采过程中工程优化控制有着重要意义。文章建立了平行... 详细信息

增强型地热系统(Enhanced Geothermal System,EGS)作为开采深层地热资源最为有效的方法已经成为国际研究热点。充分探究EGS运行时热储内热量的开采过程对评估EGS性能及今后EGS商业开采过程中工程优化控制有着重要意义。文章建立了平行相间的垂直裂隙系统EGS开采模型,运用FLUENT软件对多平行垂直裂隙情形下增强型地热系统热储热开采过程进行了数值模拟。同时,通过改变对热储热开采过程有影响的裂隙宽度和水流速度两个参数,对比研究了其对热储热开采过程的影响。研究结果显示,裂隙宽度和水流速度对热储热开采过程影响较大,且影响效应几乎一致。当裂隙宽度为1 mm、裂隙水流速度为1 cm/s时,开采20 a时间内无论是裂隙宽度扩大1倍还是水流速度提高1倍,对热储内经济可用热能的开采率提升均超过25%,对热储内热能开采速率提升达到252%。

关键词：增强型地热系统地热能热开采垂直裂隙数值模拟

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用复分析检测垂直裂隙横波分裂的应用研究

石油物探 1999年第3期38卷 8-13页

作者：冯太林谭东汉中国新星石油公司石油物探研究所南京210014 南京理工大学南京210014

在三分量地震勘探中，如果取径向与横向2个水平分量作为复分量的实部和虚部，就可将这2个分量的数据由常规奋卡尔坐标系变换到极坐标系，从而计算出瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率，我们把这种方法叫做水平两分量复分析。复分析所提供的... 详细信息

在三分量地震勘探中，如果取径向与横向2个水平分量作为复分量的实部和虚部，就可将这2个分量的数据由常规奋卡尔坐标系变换到极坐标系，从而计算出瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率，我们把这种方法叫做水平两分量复分析。复分析所提供的瞬时信息可能有助于检测垂直裂隙引起的横波分裂，也有助于地层解释。本文将首先介绍由叠后径向和横向2个水平分量构成的复分量的复分析原理和方法，然后通过合成数值例子说明垂直裂隙横波分裂的三瞬特点，最后讨论1个用复分析检测横波分裂的实际例子。

关键词：地震勘探三分量复分析垂直裂隙横波分裂

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高聚物在砒砂岩垂直裂隙中的扩散特性研究

高聚物在砒砂岩垂直裂隙中的扩散特性研究

作者：王联帮郑州大学

学位级别：硕士

位于晋陕蒙接壤地带的砒砂岩区水土流失问题十分严重,是入黄粗泥沙来源的核心区。导致严重水土流失的主要原因是砒砂岩特殊的岩性。砒砂岩俗称“五花肉”,呈层状结构,主要由白色的砂岩、砂页岩和红色泥质砂岩组成,由于成岩程度低、颗粒... 详细信息

位于晋陕蒙接壤地带的砒砂岩区水土流失问题十分严重,是入黄粗泥沙来源的核心区。导致严重水土流失的主要原因是砒砂岩特殊的岩性。砒砂岩俗称“五花肉”,呈层状结构,主要由白色的砂岩、砂页岩和红色泥质砂岩组成,由于成岩程度低、颗粒间胶结程度差、蒙脱石含量高,遇水易膨胀崩解泥化。以崩塌为主要形式的块体状重力侵蚀现象十分突出,其发生具有突然性,产生的侵蚀量和破坏性较大,是侵蚀产沙的主要来源。块体状重力侵蚀发生部位主要是强度和稳定性相对较高的白色砒砂岩层。发生块体状重力侵蚀的主要原因是白色砒砂岩中存在竖向裂隙,成为水流通道,在水流侵蚀作用下,裂隙不断下切,使临坡面砒砂岩与母体分离。在水流、冻融等作用下,下部红色砒砂岩层加速侵蚀,使上部砒砂岩逐渐丧失支撑,达到一定极限状态时即发生崩塌。通过注浆充填白色砒砂岩层竖向裂隙、封堵水流通道是治理砒砂岩块体状重力侵蚀的重要途径之一。然而传统注浆材料多以水作为溶剂或主要成份,会破坏砒砂岩结构,难以达到治理效果。针对这一问题,基于无水注浆理念,拟把非水反应高聚物注浆材料引入块体状重力侵蚀治理。因此,掌握高聚物浆液在砒砂岩垂直裂隙中的运移机制对于注浆施工具有重要指导意义。为此,本文采取模型试验和仿真分析相结合的方式研究高聚物浆液在垂直裂隙中的扩散规律。主要开展的工作如下:(1)设计制作了高聚物浆液垂直裂隙注浆模型试验装置,该试验装置由可视化竖向裂隙试验台、高聚物注浆系统、压力监测系统等组成,实现浆液扩散过程的可视化观测,为开展高聚物垂直裂隙注浆模型试验奠定了基础。(2)开展了不同注浆量下高聚物垂直裂隙注浆模型试验,研究了高聚物浆液在垂直裂隙中的扩散规律。试验结果表明:在设计的试验条件下,高聚物浆液在垂直裂隙中的扩散形态近似呈现为半圆形,浆液扩散范围随着注浆量的增大而增大,浆液扩散形态和范围以注浆孔所在垂直线为中心基本呈对称分布;浆液沿水平方向的扩散距离大于垂直方向的距离,注浆量越大,水平方向的扩散距离也越大;高聚物浆液在0s～30s时间段内扩散速率最快,在30s～40s时间段内的扩散速率逐渐变慢,到40s左右扩散逐渐停止。相应的浆液压力在0s～30s时间段内压力急剧增大,30s～40s时间段内压力持续上升,但是增加趋势减缓,在40s左右时压力基本能达到最高值,之后的压力趋于不变或者缓慢降低;浆液压力最大值始终位于注浆孔附近。注浆量越大,高聚物的化学反应中释放的热量也越多,温度越高。不同工况下高聚物浆液的密度变化趋势基本一致,均呈负指数规律变化,浆液固化后的最终密度较为接近。(3)基于有限体积法(FVM)和VOF原理建立高聚物浆液在垂直裂隙中流动扩散仿真模型,结合试验数据对数值模型进行了测试,结果显示计算得到不同时刻浆液扩散形态和范围与试验结果基本吻合,证明了仿真模型的适用性;在此基础上对不同工况下高聚物浆液在垂直裂隙中的扩散过程进行了模拟分析,分析了不同条件下浆液在裂隙中扩散形态和扩散范围的发展变化规律,探明浆液扩散过程中流场分布特征,并对比分析了考虑重力和不考虑重力条件下高聚物浆液在垂直裂隙中的扩散情况,结果表明,考虑重力作用情况下浆液在水平方向的扩散距离大于不考虑重力作用下的扩散距离,而沿垂直方向的扩散情况则相反。本文成果揭示了高聚物浆液在垂直裂隙中的扩散特性,为研发砒砂岩垂直裂隙高聚物注浆技术提供了理论参考,对于治理砒砂岩块体状重力侵蚀、减少黄河中游水土流失和粗泥沙入黄具有积极意义。

关键词：砒砂岩高聚物垂直裂隙有限体积法

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垂直裂隙对黄土边坡降雨入渗特征控制

兰州工业学院学报 2024年第1期31卷 95-99页

作者：赵兴辰陶传奇辽宁石油化工大学土木工程学院辽宁抚顺113001

为研究降雨条件下坡面垂直裂隙入渗对黄土边坡影响,依据西北地区地质资料,采用有限元软件Geosdtudio中Seep/W模块建立有垂直裂隙的黄土边坡模型,针对降雨条件下黄土边坡坡面含垂直裂隙进行数值分析。结果表明:裂隙对黄土坡体渗流场、位... 详细信息

为研究降雨条件下坡面垂直裂隙入渗对黄土边坡影响,依据西北地区地质资料,采用有限元软件Geosdtudio中Seep/W模块建立有垂直裂隙的黄土边坡模型,针对降雨条件下黄土边坡坡面含垂直裂隙进行数值分析。结果表明:裂隙对黄土坡体渗流场、位移场影响较大,裂隙是雨水入渗的优势通道,雨水通过裂隙底部和侧壁迅速渗透到周围土壤,并向四周扩散;垂直裂隙的位置会导致土体的体积含水率在不同位置上产生差异,距裂隙1 m处裂隙左侧的土体体积含水率比右侧多2%,而裂隙上部的土体体积含水率比下部多1%;由于土体重力及裂隙角度,裂隙在y方向上的影响更为显著,裂缝的存在会导致土体内部的应力重新分布,导致黄土边坡的滑坡变形。

关键词：黄土滑坡垂直裂隙数值模拟

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垂直裂隙对加筋挡土墙稳定性的影响

科技创新与应用 2024年第23期14卷 56-58,65页

作者：仝宵权腾西京学院土木工程学院西安710123 中建铁路投资建设集团有限公司北京100053

为研究垂直裂隙对加筋挡土墙的稳定性影响,该文采用OPTUM G2有限元软件模拟垂直裂隙在干燥与饱水工况下加筋挡土墙的稳定性。相对干燥条件下,随垂直裂隙深度的增加,墙后垂直裂隙在饱和工况下,挡土墙安全系数下降显著;随土工格栅长度的增... 详细信息

为研究垂直裂隙对加筋挡土墙的稳定性影响,该文采用OPTUM G2有限元软件模拟垂直裂隙在干燥与饱水工况下加筋挡土墙的稳定性。相对干燥条件下,随垂直裂隙深度的增加,墙后垂直裂隙在饱和工况下,挡土墙安全系数下降显著;随土工格栅长度的增加,裂隙区干燥与饱和条件下,挡土墙安全系数均增大。上述研究结果可为加筋挡土墙的施工与设计提供一定数据参考。

关键词：垂直裂隙加筋挡土墙数值模拟安全稳定模拟分析

跨越三种孔隙度地层的垂直裂隙对有机朗肯循环地热发电性能影响

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河北工业大学学报 2022年第2期51卷 63-71页

作者：高翔李太禄张维明孟楠河北工业大学能源与环境工程学院天津300401 中海油能源发展装备技术有限公司工业装备实训基地天津300452

建立了一种垂直主裂缝跨越3层不同孔隙度的地热储层模型,对增强型地热系统的地热储层进行数值模拟,并将其与有机朗肯循环发电性能进行耦合和分析,计算和分析了注入温度、注入流量、裂隙宽度和裂隙粗糙度4个储层参数对生产井产能和干热... 详细信息

建立了一种垂直主裂缝跨越3层不同孔隙度的地热储层模型,对增强型地热系统的地热储层进行数值模拟,并将其与有机朗肯循环发电性能进行耦合和分析,计算和分析了注入温度、注入流量、裂隙宽度和裂隙粗糙度4个储层参数对生产井产能和干热岩发电性能影响,最终定量分析了4种特征对生产井温度和单位输出功的不同影响度。结果表明系统在前30年工作周期内,在第5年之前,改变注入温度对增强型地热系统的影响较小。在不考虑储层中换热流体渗漏的情况下,注入井流量越大,生产井温度越低;注入井温度越高,生产井温度越高。对于地面发电系统,注入温度对发电性能影响最显著,注入流量对地面发电系统影响较小,即地热储层结构对发电系统的输出功、效率及[火用]损失有决定性的影响。

关键词：增强型地热系统垂直裂隙有机朗肯循环系统数值模拟 [火用]分析

含裂隙类岩石试样单轴抗压强度特征及裂纹演化规律

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东北大学学报（自然科学版） 2022年第3期43卷 404-413页

作者：孙浩陈帅军金爱兵朱东风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 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

通过研究含复杂裂隙岩体性质,甄别岩体中关键裂隙,进而简化裂隙网络.基于3D打印技术制备含裂隙类岩石试样,利用数字图像相关(DIC)技术和颗粒流软件PFC研究了试样应变场变化、试样内局部应力分布状态和破裂模式.研究结果表明:1)相较于完... 详细信息

通过研究含复杂裂隙岩体性质,甄别岩体中关键裂隙,进而简化裂隙网络.基于3D打印技术制备含裂隙类岩石试样,利用数字图像相关(DIC)技术和颗粒流软件PFC研究了试样应变场变化、试样内局部应力分布状态和破裂模式.研究结果表明:1)相较于完整试样,含水平裂隙试样的峰值强度降低了20.9%,含垂直裂隙试样的峰值强度仅降低3%左右,水平裂隙对试样的劣化效果更显著;2)水平裂隙中部拉应力远超垂直裂隙端部应力,因此含水平裂隙试样更易且更早产生拉伸裂纹,导致含水平裂隙试样强度低于含垂直裂隙试样强度;3)当十字交叉裂隙中垂直裂隙长度为水平裂隙长度的1~2倍时,十字交叉裂隙中的水平裂隙是控制试样裂纹演化及强度特征的关键裂隙,因此十字交叉裂隙可简化为水平裂隙.

关键词：水平裂隙垂直裂隙强度特征裂纹演化数字图像相关技术关键裂隙