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化学环境对灰岩力学性能影响的纳米压痕试验研究

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岩石力学与工程学报 2022年第S2期41卷 3260-3270页

作者：党发宁高天晴原诗晶雷曼西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

为探求盐渍土等化学环境下混凝土力学性能变化规律及细观机制,以西北地区混凝土常用粗骨料灰岩为研究对象,开展灰岩浸泡在pH值为2,5,7,9,12的CaCl_(2)溶液和Na_(2)SO_(4)溶液中的化学腐蚀试验。利用纳米压痕力学试验和扫描电镜观测技术... 详细信息

为探求盐渍土等化学环境下混凝土力学性能变化规律及细观机制,以西北地区混凝土常用粗骨料灰岩为研究对象,开展灰岩浸泡在pH值为2,5,7,9,12的CaCl_(2)溶液和Na_(2)SO_(4)溶液中的化学腐蚀试验。利用纳米压痕力学试验和扫描电镜观测技术,开展化学溶液侵蚀下的灰岩细观力学试验研究。研究结果表明:经过化学腐蚀的灰岩试样,其弹性模量及硬度均有不同程度的降低,表现出一定的时效性。对灰岩试样的腐蚀性表现为CaCl_(2)溶液>Na_(2)SO_(4)溶液;同时,对灰岩试样的影响程度为酸性环境>碱性环境。溶液中pH值及离子浓度的变化与试样的损伤密切相关,表现为酸碱度越高及离子浓度越大,试样的力学参数降低越明显。灰岩对溶液的p H值最为敏感,对灰岩化学腐蚀起主要作用的是溶液中的H^(+)和OH^(-)。最后,引入以弹性模量定义的新损伤变量描述化学损伤后灰岩的力学性质劣化程度,并分析灰岩的损伤变量与其他力学参数之间的关系,研究发现损伤变量与硬度密切相关,硬度越小,力学参数降低程度越大。

关键词：岩石力学灰岩化学腐蚀纳米压痕试验细观力学性质

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考虑溶蚀作用的灰岩力学性质劣化模型

岩石力学与工程学报 2023年第S2期42卷 4091-4098页

作者：汤艳春刘扬何城虎商妤凡三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

目前溶蚀作用下灰岩的力学特性试验及其本构模型偏少,为揭示溶蚀作用对灰岩力学性质的劣化影响,建立适用于描述溶蚀作用下灰岩力学性质劣化的本构模型。首先,基于溶蚀作用下灰岩单轴压缩试验结果,深入分析灰岩的力学特性,结果表明灰岩... 详细信息

目前溶蚀作用下灰岩的力学特性试验及其本构模型偏少,为揭示溶蚀作用对灰岩力学性质的劣化影响,建立适用于描述溶蚀作用下灰岩力学性质劣化的本构模型。首先,基于溶蚀作用下灰岩单轴压缩试验结果,深入分析灰岩的力学特性,结果表明灰岩弹性性质和强度性质会受溶蚀作用和塑性特征影响;其次,基于应变软化模型,从弹性增量法则、屈服准则和流动法则3个方面建立溶蚀作用下灰岩力学性质劣化模型(deterioration model of mechanical properties of limestone under dissolution,DLDM);然后,采用FLAC^(3D)-机器学习方法得到灰岩力学参数(弹性模量、黏聚力、内摩擦角)随溶蚀作用和等效塑性应变的具体变化规律;最后,对比已有试验值和模型计算值,验证DLDM模型合理性。验证表明,DLDM模型的计算结果与灰岩单轴压缩试验结果相吻合,能够准确地描述灰岩破坏过程中弹性模量、强度参数劣化演化规律,同时该模型可为岩溶地层中地下工程围岩稳定性分析提供理论依据。

关键词：岩石力学灰岩溶蚀作用力学特性本构模型弹性模量

孔隙水压对分级循环加载灰岩声发射Felicity效应的影响

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应用基础与工程科学学报 2022年第2期30卷 361-373页

作者：程昀宋战平杨腾添霍润科王军保李曙光西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室陕西西安710055 中国铁建大桥工程局集团有限公司天津300300 中铁十二局集团博士后科研工作站陕西西安710055

利用渗透-应力耦合试验装置不同孔隙水压下的灰岩试样进行了单轴压缩和分级循环加载试验,探讨了孔隙水压对分级循环加载的灰岩强度特征和Felicity效应的影响,并基于Felicity比变化路径分析了灰岩变形特征.结果表明,孔隙水压对应力-应变... 详细信息

利用渗透-应力耦合试验装置不同孔隙水压下的灰岩试样进行了单轴压缩和分级循环加载试验,探讨了孔隙水压对分级循环加载的灰岩强度特征和Felicity效应的影响,并基于Felicity比变化路径分析了灰岩变形特征.结果表明,孔隙水压对应力-应变曲线有显著影响,软化作用导致压密阶段延长而弹性阶段相对缩短,其峰值应力呈指数衰减.随孔隙水压增加,平均循环峰值应力和循环寿命均为指数衰减,疲劳破坏“门槛值”为峰值应力的67.50%~78.75%,疲劳曲线近似线性减小.每级循环加载声发射的“活跃-平静”期的阶段分界点为上限应力.随孔隙水压增大,Felicity比的变化路径明显缩短且随循环次数近似线性减小,其变化系数与孔隙水压为二次函数关系.Felicity比的稳定阶段预示着发生疲劳破坏,最小Felicity比随孔隙水压呈线性减小.

关键词：灰岩分级循环加载试验孔隙水压声发射特性疲劳曲线 Felicity效应损伤

鄂尔多斯盆地太原组致密灰岩天然气成藏地质特征与勘探潜力

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地学前缘 2023年第1期30卷 20-29页

作者：付金华低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710018 中国石油长庆油田分公司陕西西安710018

2021年鄂尔多斯盆地榆探*H在太原组灰岩完钻喜获日产超50万m^(3)的高产工业气流,勘探取得重大突破,同时还有700余口探井在太原组灰岩见到明显的含气显示,展示了盆地太原组灰岩良好的潜力,对于重新认识盆地太原组灰岩勘探领域具有极其重... 详细信息

2021年鄂尔多斯盆地榆探*H在太原组灰岩完钻喜获日产超50万m^(3)的高产工业气流,勘探取得重大突破,同时还有700余口探井在太原组灰岩见到明显的含气显示,展示了盆地太原组灰岩良好的潜力,对于重新认识盆地太原组灰岩勘探领域具有极其重大的地质意义。对该区烃源岩特征、沉积环境、储集特征及成藏组合等进行综合研究表明:(1)太原组灰岩为陆表海碳酸盐沉积,发育生屑滩、生物丘有利沉积相带,沉积大面积分布的生屑粉晶灰岩、藻黏结灰岩,经准同生期短暂的大气淡水淋滤后,可形成有利储层;(2)太原组灰岩发育多类型储集空间,溶孔、亚微米级及纳米级晶间微孔、微裂缝等叠置组合发育,构成立体网络储集空间,平面上,横山—靖边—志丹生屑粉晶灰岩储层发育,厚4~10 m,佳县—子洲—清涧地区藻黏结灰岩储层发育,厚2~6 m;(3)发育“三明治”成藏模式,灰岩储层夹在主力煤系烃源岩之间,生成的天然气通过断裂、裂缝进入灰岩储层聚集,形成岩性气藏,横山—靖边地区的生屑滩和子洲—清涧的生物丘是太原组灰岩有利勘探区,面积约为1.5万km 2,有望形成天然气增储上产的现实领域。

关键词：鄂尔多斯盆地太原组灰岩生物碎屑粉晶灰岩藻黏结灰岩成藏模式源内致密灰岩气

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贵州省方兴煤矿地质特征与可采煤层对比研究

煤炭与化工 2024年第2期47卷 82-86,91页

作者：代伦贵州省煤田地质局水源队贵州贵阳550081

为了解方兴煤矿可采煤层赋存位置及厚度变化规律,确定其可采煤层的连续性,采用了标志层法进行对比,同时辅以岩、煤层物性特征、曲线的幅度异常、形态异常及特殊形态组合关系、煤层层间距、煤质特征等进行综合对比。结果表明,区内标志层... 详细信息

为了解方兴煤矿可采煤层赋存位置及厚度变化规律,确定其可采煤层的连续性,采用了标志层法进行对比,同时辅以岩、煤层物性特征、曲线的幅度异常、形态异常及特殊形态组合关系、煤层层间距、煤质特征等进行综合对比。结果表明,区内标志层特征明显,含煤地层发育比较稳定的灰岩及底部铝土质泥岩的岩性特征可建立4个岩性标志层对煤层进行对比,区内可采煤层在含煤岩系中的赋存位置虽有变化,但煤层的总体特征清楚,连接性好,标志层稳定,煤层对比可靠。

关键词：标志层煤层对比特征异常层间距灰岩

光道煤业10号煤层综采面坚硬顶板的控制与管理

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煤 2024年第6期33卷 101-104页

作者：赵凯山西洪洞西山光道煤业有限公司山西临汾041600

坚硬顶板在回采工作面推进期间自行垮落困难,开采过程中严重威胁工作面的安全,为避免光道煤业10号煤层开采期间出现此类问题,以20101首采工作面为例,通过数值模拟手段分析顶板运移规律,设计水力压裂切顶卸压技术方案,提出了小孔径定向... 详细信息

坚硬顶板在回采工作面推进期间自行垮落困难,开采过程中严重威胁工作面的安全,为避免光道煤业10号煤层开采期间出现此类问题,以20101首采工作面为例,通过数值模拟手段分析顶板运移规律,设计水力压裂切顶卸压技术方案,提出了小孔径定向预裂成套施工设备与施工工艺,实施后工作面顶板断裂步距较预测值减小50%以上,端头顶板悬顶距离由压裂前的10~30 m减小到5 m以内,保障了工作面安全高效生产。

关键词：灰岩初次来压爆破预裂理论计算

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TBM滚刀切削花岗岩和灰岩的力学响应差异

现代隧道技术 2023年第3期60卷 81-89页

作者：王立川付柏毅章慧健冀国栋耿麒王铮铮王灿林王锋中铁十八局集团有限公司天津300222 西南交通大学土木工程学院成都610031 长安大学公路养护装备国家工程实验室西安710061 大连理工大学土木工程学院大连116024 中铁十八局集团市政工程有限公司天津300350 武汉地铁集团有限公司武汉430040

为揭示TBM分别穿越花岗岩和灰岩地层时的力学响应差异,采用岩样标准试件力学参数测定、ABAQUS-SPH数值模拟以及现场实测验证等方法开展了双滚刀破岩机理与影响因素研究。结果表明,ABAQUSSPH数值模拟方法可以有效地模拟滚刀破岩过程中岩... 详细信息

为揭示TBM分别穿越花岗岩和灰岩地层时的力学响应差异,采用岩样标准试件力学参数测定、ABAQUS-SPH数值模拟以及现场实测验证等方法开展了双滚刀破岩机理与影响因素研究。结果表明,ABAQUSSPH数值模拟方法可以有效地模拟滚刀破岩过程中岩石的变形和破坏状态;滚刀扭矩对滚刀的切削顺序较为敏感,滚刀推力则对岩石强度较为敏感,岩石强度提升时,达到同一切削水平下的滚刀推力会大幅度增加;在本研究计算参数条件下,滚刀穿越灰岩地层时的破岩效率要比穿越花岗岩地层时更高,滚刀之间的岩脊宽度与岩石强度呈正比。

关键词： TBM滚刀数值模拟推力扭矩花岗岩灰岩

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陕西乾县响石潭水库岩溶渗漏问题浅析

陕西水利 2024年第4期 129-131页

作者：武罡陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001

响石潭水库位于渭北可溶岩区,并且大部分被第四纪黄土所覆盖,属隐伏型岩溶,水库区域出露地层岩性主要为奥陶系中统马家沟群灰岩、泥灰岩及平凉组砂质页岩,其中灰岩属于可溶岩,坝址及部分库区位于可溶岩区域,岩溶现象比较发育,导致水库... 详细信息

响石潭水库位于渭北可溶岩区,并且大部分被第四纪黄土所覆盖,属隐伏型岩溶,水库区域出露地层岩性主要为奥陶系中统马家沟群灰岩、泥灰岩及平凉组砂质页岩,其中灰岩属于可溶岩,坝址及部分库区位于可溶岩区域,岩溶现象比较发育,导致水库渗漏问题突出。在大量工程地质调查与测绘、钻探、物探等技术手段基础上,对水库渗漏条件及渗漏通道进行调查和分析,地下水位低于河水位100余米,河水补给地下水,形成悬托河,存在向深部岩溶管道渗漏的可能,库盆通过溶洞及溶隙向深部渗漏的问题突出。

关键词：响石潭水库灰岩岩溶特征岩溶渗漏

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循环冲击下灰岩动态破坏的围压效应

现代隧道技术 2023年第6期60卷 228-236页

作者：周泽卿王建国蒋新闻张丕云周青莲昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南交投公路建设第六工程有限公司昆明650034

为优化地下工程巷道围岩掘进爆破参数和控制爆破对围岩的扰动,亟需掌握围岩的动态力学特性和破坏、能耗等特征,借助分离式霍普金森压杆(SHPB)开展灰岩在三维动静组合循环冲击下的试验研究,分析一定轴压、不同围压和循环冲击耦合作用对... 详细信息

为优化地下工程巷道围岩掘进爆破参数和控制爆破对围岩的扰动,亟需掌握围岩的动态力学特性和破坏、能耗等特征,借助分离式霍普金森压杆(SHPB)开展灰岩在三维动静组合循环冲击下的试验研究,分析一定轴压、不同围压和循环冲击耦合作用对灰岩峰值应力、动态抗压强度、破坏特征以及能量吸收率等的影响。结果表明:当轴压一定时,灰岩在相同冲击次数下的峰值应力和动态抗压强度随围压的增大先增大后降低,破坏程度随围压的增大先减轻后加剧,说明适当地增大围压会提高灰岩的抗冲击性能,但这种提高并不是无限的,围压过高会使灰岩的内部损伤劣化,进而降低其抗冲击性能;灰岩的能量吸收率随冲击次数呈多项式关系,其吸收的冲击入射能随着围压的增大先降低后升高,适当的围压会降低灰岩的吸收能,但过大的围压会使灰岩试样吸收能明显升高。因此,地下工程在爆破开挖前,可根据围岩应力检测判断围岩受力状态,进而预判不同单响药量下的破岩效果,为调整和优化爆破参数以及控制爆破对围岩造成的损伤和扰动提供理论支撑。

关键词：灰岩三维动静组合循环冲击破坏特征能量耗散