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石灰岩高速滚动摩擦特性

岩土力学 2018年第2期39卷 474-482页

作者：罗刚梅雪峰师陆冰胡卸文金涛王文健马洪生西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都610031 西南交通大学摩擦学研究所四川成都610031 西南交通大学高速铁路运营安全空间信息技术国家地方联合共建工程实验室四川成都610031 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院四川成都610041

滑面的摩擦特性是高速岩质滑坡动力学研究的关键问题之一。以典型脆性灰岩为研究对象,借助滚动磨损试验设备,开展不同压力和转速条件下干燥和湿润灰岩的滚动摩擦试验,研究岩石动态摩擦特性(摩擦系数和磨损率)。试验结果表明,干燥和湿润... 详细信息

滑面的摩擦特性是高速岩质滑坡动力学研究的关键问题之一。以典型脆性灰岩为研究对象,借助滚动磨损试验设备,开展不同压力和转速条件下干燥和湿润灰岩的滚动摩擦试验,研究岩石动态摩擦特性(摩擦系数和磨损率)。试验结果表明,干燥和湿润岩石的滚动摩擦系数分别与摩擦速率呈负相关和正相关,与法向压力关系不明显。对于干燥灰岩,滚动试件(滑体)和静止试件(滑床)的磨损率与摩擦速率分别呈正相关和负相关。对于湿润灰岩,磨损率与摩擦速率呈正相关。基于Hertz弹性接触理论,推导出摩擦斑处的最大压应力和拉应力,进而提出相应条件下脆性灰岩的摩擦碎裂机制。结论可为灰岩高速滑坡防灾减灾提供设计参数。

关键词：灰岩滚动摩擦试验摩擦特性摩擦碎裂机制

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不同围压下灰岩三轴压缩过程能量分析

岩土力学 2014年第1期35卷 118-122,129页

作者：田勇俞然刚中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

对灰岩岩样进行了不同围压下的三轴压缩试验,得到了峰值应力和弹性模量与围压的线性关系式。利用应力-应变曲线拟合了3种围压下应变能与应变的关系式,从而可以求得灰岩在任一轴向应变时的能量值。在考虑岩样对液压油做功的前提下,分析... 详细信息

对灰岩岩样进行了不同围压下的三轴压缩试验,得到了峰值应力和弹性模量与围压的线性关系式。利用应力-应变曲线拟合了3种围压下应变能与应变的关系式,从而可以求得灰岩在任一轴向应变时的能量值。在考虑岩样对液压油做功的前提下,分析了压缩过程中几个阶段的能量转化方式,解释了高围压条件下岩石破坏更加剧烈的原因。基于裂缝扩展程度影响弹性模量大小的情况,提出了裂缝发展系数F的概念,给出了3种围压下利用轴向应力求取F的经验公式,从而可以获得灰岩压缩破坏过程中各阶段的实际岩石力学参数,并且用F值的变化趋势解释了高围压时峰值强度附近出现塑性平台的原因。

关键词：灰岩三轴压缩应变能岩石破坏裂缝发展系数

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酸腐蚀后灰岩动态压缩力学性质的试验研究

岩土力学 2017年第11期38卷 3247-3254页

作者：李光雷蔚立元靖洪文苏海健张涛李明中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

地下水化学腐蚀在岩石圈中广泛存在,而岩体也常因承受动荷载而变形破坏。为探究酸腐蚀后灰岩的动态力学性质,将试样分别在pH=3的NaCl和KHSO_4混合溶液中浸泡不同时间,通过核磁共振测试获得了部分试样的孔隙率、孔径分布及成像灰度图,并... 详细信息

地下水化学腐蚀在岩石圈中广泛存在,而岩体也常因承受动荷载而变形破坏。为探究酸腐蚀后灰岩的动态力学性质,将试样分别在pH=3的NaCl和KHSO_4混合溶液中浸泡不同时间,通过核磁共振测试获得了部分试样的孔隙率、孔径分布及成像灰度图,并利用分离式Hopkinson压杆开展了5种应变率的单轴冲击试验。结果表明:随腐蚀时间增加,灰岩孔隙率从自然状态下的0.26%剧增到3.20%(腐蚀28 d),微孔隙尺度也同步增大;动态抗压强度大幅劣化(30.3%),并可根据下降速率区分为2个阶段,而其弹性模量和比能量吸收值则随时间呈指数衰减。自然状态和腐蚀后灰岩的应变率响应规律基本一致:随应变率增大,破坏模式由典型的劈裂破坏向拉剪混合、剪切破坏过渡,直至粉末状破坏;抗压强度和弹性模量近似线性增加,但自然状态下二者对应变率的敏感程度较腐蚀后强烈。酸腐蚀对灰岩动态承载能力和抗变形能力具有重要影响,在工程实践中应加以考虑。

关键词：灰岩酸腐蚀腐蚀时间应变率动态力学性能

渗透压作用对灰岩孔隙结构演化规律影响的试验研究

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岩土力学 2019年第12期40卷 4607-4619,4643页

作者：宋战平程昀杨腾添霍润科王军保刘新荣西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学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 重庆大学土木工程学院重庆400044

富水隧道水岩作用的复杂性导致岩体内部孔隙结构的演化具有不稳定性,会诱发岩体的劣化、失稳等现象,这对地下渗流岩体稳定性的研究提出了更高的要求。为探究贵阳下麦西隧道灰岩在渗透水压作用下溶蚀孔隙结构的演化规律,对不同渗透水处... 详细信息

富水隧道水岩作用的复杂性导致岩体内部孔隙结构的演化具有不稳定性,会诱发岩体的劣化、失稳等现象,这对地下渗流岩体稳定性的研究提出了更高的要求。为探究贵阳下麦西隧道灰岩在渗透水压作用下溶蚀孔隙结构的演化规律,对不同渗透水处理的灰岩试件进行了声发射、压汞、SEM及荧光光度试验,获得了灰岩溶蚀质量损失率、波形、频谱图、孔隙分布曲线及电镜扫描图像等。结果表明:灰岩质量损失率随渗透压增加呈缓慢增加-快速发展的发展趋势,渗透压分界点为6 MPa。随着渗透压增加,波形首波振幅逐渐衰减,波形曲线衰减较快且较早趋于稳定,波尾发育程度减缓。灰岩主频峰值逐渐衰减,由单峰向多峰演化,主频峰值与渗透压呈二次函数关系,且声波频率由(相对)高频段向低频段发展。溶蚀灰岩的大、中孔隙对渗透能力起到了决定性作用。随渗透压增加,灰岩累计进汞量呈指数函数增加,CaCO3和SiO2成分含量均呈指数函数变化。机械溶蚀较为敏感,化学溶蚀受溶蚀时间限制无法在短期内快速发展,机械溶蚀占据主导作用。建立的接触冲刷模型表明,渗透水的拖拽力取决于水流速度,而渗透压的提高则可增加单位体积的水压力梯度,进而提高水流速度。

关键词：灰岩渗透压水岩作用孔隙溶蚀作用

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加卸荷条件下灰岩能耗变化规律试验研究

岩土力学 2013年第11期34卷 3071-3076页

作者：张黎明高速王在泉青岛理工大学理学院山东青岛266033 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008

对灰岩开展单轴、常规三轴与峰前卸荷试验,对比分析不同应力路径下灰岩变形过程的能量变化特征。试验分析表明,灰岩加荷破坏和卸荷破坏的能量变化规律存在明显差异。由于围压抑制了裂纹的扩展,与单轴压缩破坏相比,常规三轴压缩试验灰岩... 详细信息

对灰岩开展单轴、常规三轴与峰前卸荷试验,对比分析不同应力路径下灰岩变形过程的能量变化特征。试验分析表明,灰岩加荷破坏和卸荷破坏的能量变化规律存在明显差异。由于围压抑制了裂纹的扩展,与单轴压缩破坏相比,常规三轴压缩试验灰岩吸收的总能量U和积蓄的弹性能eU更多。常规三轴试验灰岩积蓄的弹性能eU在峰值强度前一直增加,而卸荷破坏的弹性能eU在卸荷开始后基本不变,说明卸荷破坏释放的弹性能eU主要是在加荷阶段累积完成的,岩体所处的初始地应力状态决定了其破坏的能量释放量。加荷和卸荷应力路径下,灰岩临近破坏点耗散能dU都快速增加,但是卸荷破坏耗散能dU增速远大于加荷破坏耗散能增速,耗散能的迅速增加表明岩石破坏的发生。随着围压升高,灰岩吸收的总能量U和储存的弹性能eU逐渐升高。随着卸荷速度增加,灰岩吸收的总能量U、储存的弹性能eU和耗散的应变能dU逐渐减小。

关键词：加荷卸荷灰岩能量演化

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灰岩潜山储集层的油气检测方法

石油地球物理勘探 2007年第2期42卷 170-173,193页

作者：陈广坡刘全新王天奇石兰亭成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室中国石油勘探开发研究院西北分院

理论研究和实验表明,多孔隙介质中流体的存在及其运动是弹性波频散和衰减的主要原因。地震波在地下岩层多孔介质的传播过程中,由于所含流体性质不同,特别是当岩石中含有石油和天然气时,地震波的吸收衰减量显著增大。地震波的吸收衰减信... 详细信息

理论研究和实验表明,多孔隙介质中流体的存在及其运动是弹性波频散和衰减的主要原因。地震波在地下岩层多孔介质的传播过程中,由于所含流体性质不同,特别是当岩石中含有石油和天然气时,地震波的吸收衰减量显著增大。地震波的吸收衰减信息和振幅信息密切相关,与其他地震信息相比具有更高的灵敏度。本文以Biot理论和实验室试验数据为依据,在多相介质条件下,阐述了储层中不同流体对地震波振幅的吸收衰减作用的差异,并利用地震波的振幅吸收衰减信息对灰岩潜山缝洞型储集层进行了油气检测研究,取得了良好的应用效果。

关键词：含油气性检测潜山储集层振幅吸收衰减多相介质 Biot理论灰岩

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塔河油田奥陶系灰岩埋藏溶蚀作用特征

石油学报 2007年第5期28卷 57-62页

作者：朱东亚胡文瑄张学丰金之钧中国石化石油勘探开发研究院博士后工作站南京大学地球科学系江苏南京210093

塔河油田奥陶系一间房组灰岩具有典型的埋藏溶蚀特征,埋藏溶蚀形成的次生溶蚀孔隙是塔河油田南部斜坡地区重要的油气储集空间。根据溶蚀孔的形态和溶蚀流体的来源,将埋藏溶蚀作用进一步划分为自源溶蚀作用和他源溶蚀作用两种类型。自源... 详细信息

塔河油田奥陶系一间房组灰岩具有典型的埋藏溶蚀特征,埋藏溶蚀形成的次生溶蚀孔隙是塔河油田南部斜坡地区重要的油气储集空间。根据溶蚀孔的形态和溶蚀流体的来源,将埋藏溶蚀作用进一步划分为自源溶蚀作用和他源溶蚀作用两种类型。自源溶蚀作用的溶蚀流体来自灰岩内部,其侵蚀性成分为灰岩本身所含的有机质热成熟作用所释放出来的有机酸、CO2、H2S等酸性物质。由于灰岩自身所含的有机质数量少,生成的酸性物质也非常有限,所以自源溶蚀作用非常弱,只能在有机质所在位置溶蚀产生一些微小的、近圆形的、彼此孤立的溶蚀孔,是一种原位的溶蚀作用。他源溶蚀作用的溶蚀流体来自灰岩之外的烃源岩,其侵蚀性成分为烃源岩中的有机质所产生的有机酸、CO2、H2S等酸性物质。这些物质随含油气流体沿着断裂、裂缝、不整合面、缝合线等通道运移而来。他源溶蚀作用形成相对较大的溶蚀孔隙,且孔隙之间连通性好。最后给出了这两种埋藏溶蚀作用的发育模式。

关键词：塔河油田奥陶系灰岩埋藏溶蚀作用溶蚀孔隙

基于核磁共振技术的酸性环境下灰岩力学特性劣化试验

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煤炭学报 2017年第7期42卷 1740-1747页

作者：钟祖良罗玮坤刘新荣李皓陈结胡翔翔重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点试验室重庆400044

为研究灰岩在酸性环境下宏观力学性质的劣化度及细观结构的损伤规律,以重庆某采区的灰岩为研究对象,对经酸性溶液(pH=3,5)和蒸馏水(pH=7)浸泡前后的试件进行核磁共振测量(NMR),并对浸泡后的试件进行三轴压缩试验,分析了灰岩浸泡前后孔... 详细信息

为研究灰岩在酸性环境下宏观力学性质的劣化度及细观结构的损伤规律,以重庆某采区的灰岩为研究对象,对经酸性溶液(pH=3,5)和蒸馏水(pH=7)浸泡前后的试件进行核磁共振测量(NMR),并对浸泡后的试件进行三轴压缩试验,分析了灰岩浸泡前后孔隙度及力学参数的劣化规律。试验结果表明:酸性环境作用下,灰岩内部孔隙呈整体变大的趋势,pH=3时次生大孔隙的生成率较高;在pH=3,5,7条件下,试件孔隙度分别增加12.15%,6.67%,3.43%;随pH值的降低,灰岩的延性特征更明显,峰后应力降进一步减小;除弹性模量的劣化度呈二次减小外,其它力学参数(单轴峰值应力、泊松比、内摩擦角、黏聚力)均呈线性减小的规律。此外,酸性环境对灰岩变形参数的影响大于强度参数,而强度参数中,对黏聚力的影响大于内摩擦角。

关键词：酸性环境核磁共振力学特性劣化试验灰岩

酸性水化学溶液侵蚀下不同矿物成分含量灰岩溶解特性及力学特性研究

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岩土工程学报 2021年第8期43卷 1550-1557页

作者：马涛丁梧秀王鸿毅陈桂香陈华军闫永艳河南工业大学土木工程学院河南郑州450001 洛阳理工学院土木工程学院河南洛阳471023 郑州大学化工学院河南郑州450001

以灰岩、方解石为研究对象,配置不同酸性水化学溶液,对酸性水化学溶液侵蚀下灰岩、方解石试件进行溶解动力学试验及力学试验,获得水化学溶液侵蚀过程中灰岩、方解石试件溶解行为及抗压强度的变化规律,研究不同矿物成分含量对灰岩溶解特... 详细信息

以灰岩、方解石为研究对象,配置不同酸性水化学溶液,对酸性水化学溶液侵蚀下灰岩、方解石试件进行溶解动力学试验及力学试验,获得水化学溶液侵蚀过程中灰岩、方解石试件溶解行为及抗压强度的变化规律,研究不同矿物成分含量对灰岩溶解特性及强度损伤特性的影响。试验结果表明:①浸泡灰岩、方解石试件水化学溶液中离子浓度随着浸泡时间的增加呈幂函数上升趋势,试件在酸性水化学溶液中的溶解过程分为酸岩反应、水解反应两个阶段;②在酸性水化学溶液侵蚀过程中,灰岩试件酸岩反应速率小于方解石试件,但其水解反应速率大于方解石试件,最终灰岩溶蚀破坏程度大于方解石;③酸性水化学溶液侵蚀下灰岩、方解石试件的力学损伤规律与其溶解动力学行为之间呈现良好的相关性,灰岩、方解石试件单轴抗压强度随着浸泡时间的增加呈幂函数下降趋势,酸岩反应阶段,灰岩强度损伤程度低于方解石,水解反应阶段,其强度损伤程度高于方解石。

关键词：化学侵蚀矿物成分溶解动力学抗压强度灰岩