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膨胀变形对20G钢力学性能及油田采出水中腐蚀性能的影响

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材料热处理学报 2021年第6期42卷 115-122页

作者：李德君郭大山巨亚峰梁万银张雄涛任凤章中国石油集团石油管工程技术研究院陕西西安710077 石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室陕西西安710077 中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院陕西西安710018 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710018 河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023

将规格?194 mm×12 mm 20G钢管材在室温下进行约15%的内径膨胀变形,并研究其力学性能及在国内不同地区3种油田采出水模拟液中腐蚀性能的变化。结果表明:20G钢膨胀变形后铁素体晶粒内形成位错壁,抗拉强度和硬度分别增加了27%和26%,断后... 详细信息

将规格?194 mm×12 mm 20G钢管材在室温下进行约15%的内径膨胀变形,并研究其力学性能及在国内不同地区3种油田采出水模拟液中腐蚀性能的变化。结果表明:20G钢膨胀变形后铁素体晶粒内形成位错壁,抗拉强度和硬度分别增加了27%和26%,断后伸长率和冲击吸收能量分别降低了59%和87%。在3种油田采出水模拟液中,膨胀变形后,20G钢的腐蚀电位减小,腐蚀电流密度增加,电荷传递电阻R_(ct)值减小,腐蚀速率增加。

关键词： 20G钢膨胀变形腐蚀性能力学性能位错密度

煤体CO_(2)吸附/解吸变形特征及变形模型

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煤炭学报 2022年第8期47卷 3128-3137页

作者：张遵国陈毅唐朝马凯欣张春华辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

煤体CO_(2)吸附/解吸特征是衡量CO_(2)地质封存潜力的重要指标,煤体吸附/解吸CO_(2)过程发生的变形则是影响CO_(2)可注性的重要因素。利用自主研制的煤层高压吸附/解吸(变形)试验系统开展了3种不同煤阶煤吸附量与变形量同步测试试验,分... 详细信息

煤体CO_(2)吸附/解吸特征是衡量CO_(2)地质封存潜力的重要指标,煤体吸附/解吸CO_(2)过程发生的变形则是影响CO_(2)可注性的重要因素。利用自主研制的煤层高压吸附/解吸(变形)试验系统开展了3种不同煤阶煤吸附量与变形量同步测试试验,分析了煤体CO_(2)吸附/解吸变形特征,建立了吸附/解吸过程应变量-吸附量关系模型以及煤样CO_(2)吸附/解吸变形模型,探讨了3种煤的CO_(2)可注性及CO_(2)封存技术的适用性。结果表明:3种不同煤阶煤均具有明显解吸滞后特征,且随煤阶升高,解吸滞后特征减弱,促使煤解吸体应变曲线由“滞后”向“超前”转变。3种不同煤阶煤吸附/解吸变形均存在各向异性。气煤和1/3焦煤吸附/解吸变形离散性大,贫煤离散性小,各煤样吸附/解吸变形的离散性均随平衡压力增大逐渐减小。相同吸附量条件下煤样吸附/解吸体应变关系为气煤>1/3焦煤>贫煤,但由于3种煤样吸附能力的差异,相同吸附平衡压力条件下煤样吸附/解吸体应变关系为贫煤>1/3焦煤>气煤,说明煤样应变量由吸附量和膨胀变形能力综合决定。吸附/解吸过程煤样的应变量和吸附量呈三次函数关系,结合煤的等温吸附模型(D-A方程),建立了煤体吸附/解吸变形模型,该模型能够精确拟合煤吸附/解吸CO_(2)变形数据,反映煤样吸附/解吸变形与吸附量及平衡压力的关系。对比分析气煤、1/3焦煤、贫煤3种煤样的吸附/解吸特征及变形特征,贫煤CO_(2)可注性最好,更适用于间歇式注入方法提高煤层可注性;气煤则更利于CO_(2)的长期储存。

关键词： CO_(2)地质封存等温吸附膨胀变形应变-吸附量变形模型可注性

真三轴加载下原状膨胀土的吸力和增湿变形特性

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岩石力学与工程学报 2022年第S02期41卷 3508-3516页

作者：方瑾瑾李雪记杨小林冯以鑫张军于建新河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 河南理工大学基建处河南焦作454000

为模拟实际工程中膨胀土的增湿膨胀变形特性,利用非饱和土湿陷真三轴仪,在测量吸力条件下对原状膨胀土进行等向固结试验、三向净主应力加载试验和增湿试验,研究净平均应力对吸力和压缩变形的影响,探讨三向净主应力加载剪切时吸力的变化... 详细信息

为模拟实际工程中膨胀土的增湿膨胀变形特性,利用非饱和土湿陷真三轴仪,在测量吸力条件下对原状膨胀土进行等向固结试验、三向净主应力加载试验和增湿试验,研究净平均应力对吸力和压缩变形的影响,探讨三向净主应力加载剪切时吸力的变化规律,以及中主应力、应力比和净围压对吸力和增湿膨胀变形的影响。研究结果表明:等向压缩过程中,吸力随着净平均应力的增大而减小,较小的净平均应力(p≤100 kPa)对吸力和孔隙比的变化影响较小,而较大的净平均应力(p>100 kPa)对吸力和孔隙比的变化影响较大;由e-lnp关系曲线确定出膨胀土的屈服应力p_(y)=100 kPa,屈服吸力s_(y)=86.4 kPa;剪切时,吸力先微小降低或保持不变,q/p>1时,吸力再下降后趋于稳定,q/p≤1时,吸力再上升后趋于稳定;增湿时,吸力随着含水率、中主应力参数b值和净围压σ_(3)的增大而减小,但随着净围压和净大主应力比值k的增大而增大;原状膨胀土增湿时存在着三向变形,膨胀土的变形型态可归纳为4种形式,且与中主应力参数b值、应力比k和净围压σ_(3)密切相关。

关键词：土力学非饱和土湿陷真三轴仪中主应力应力比膨胀变形吸力

基于主成分分析法的安康地区膨胀土膨胀变形影响指标分析

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工程地质学报 2023年第5期31卷 1535-1542页

作者：郭瑞张建华蒋红付江涛郭鸿陕西理工大学土木工程与建筑学院中国汉中723001 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司中国成都610052

为探究膨胀土物理力学性质指标对其膨胀变形影响。结合陕西安康地区某膨胀土工程实例,基于大量野外岩土勘察和室内测试数据资料,采用主成分分析法研究了膨胀土的膨胀变形与其物理力学性质指标间相关性及不同指标重要程度,建立了以主要... 详细信息

为探究膨胀土物理力学性质指标对其膨胀变形影响。结合陕西安康地区某膨胀土工程实例,基于大量野外岩土勘察和室内测试数据资料,采用主成分分析法研究了膨胀土的膨胀变形与其物理力学性质指标间相关性及不同指标重要程度,建立了以主要物理力学指标为参数的膨胀土膨胀变形判别公式。影响膨胀土膨胀变形的物理力学指标可划分为反映外界环境的指标(含水率、饱和度、液性指数及含水比)、反映土体构造特征的指标(密度、干密度及孔隙比)、反映土体结构强度特征的指标(压缩系数和内摩擦角)及反映土体组成特征的指标(塑性指数和黏聚力);含水率是影响膨胀土膨胀变形的关键指标,所建立判别公式可为类似地区膨胀土膨胀变形的判别提供参考。

关键词：岩土工程膨胀土膨胀变形物理力学性质指标主成分分析法

化−力耦合作用下石墨烯改性GMZ膨润土的膨胀变形特性

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中南大学学报（自然科学版） 2021年第3期52卷 820-827页

作者：胡毓浩陈永贵蔡叶青叶为民王琼同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

针对作为我国高放射性废物处置库首选缓冲/回填材料的高庙子(GMZ)膨润土,通过掺入石墨烯进行物理改性以改善其膨胀性能;采用一维膨胀变形试验仪,研究不同荷载与不同NaCl浓度作用下膨润土/石墨烯混合物的膨胀变形规律;并对试验结束后的... 详细信息

针对作为我国高放射性废物处置库首选缓冲/回填材料的高庙子(GMZ)膨润土,通过掺入石墨烯进行物理改性以改善其膨胀性能;采用一维膨胀变形试验仪,研究不同荷载与不同NaCl浓度作用下膨润土/石墨烯混合物的膨胀变形规律;并对试验结束后的试样进行扫描电镜测试,分析化−力耦合作用下GMZ膨润土/石墨烯混合物的膨胀变形机理。研究结果表明:随着石墨烯质量分数的增加,膨润土/石墨烯混合物的膨胀变形率呈抛物线型下降,且NaCl浓度对膨胀变形率的影响也逐渐减小,石墨烯在混合物中主要起到填充和联结的作用;随着NaCl浓度增大,混合物的膨胀变形率呈指数型下降,石墨烯质量分数和上覆荷载对膨胀变形率的影响也逐渐减小;随着上覆荷载增大,混合物的膨胀变形率逐渐下降,且NaCl浓度对膨胀变形率的影响也逐渐减小,在双对数坐标系下,混合物的蒙脱石孔隙比与上覆荷载呈现良好的线性关系。

关键词： GMZ膨润土膨胀变形 NaCl浓度荷载石墨烯质量分数

变湿度条件下生土材料持水特性及气态水迁移效应试验研究

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岩土力学 2021年第9期42卷 2489-2498页

作者：徐龙飞翁效林张爱军赵高文 WONG Henry FABBRI Antonin 长安大学公路学院陕西西安710064 里昂大学国立国家公共工程学院法国里昂69000 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨陵712100

湿度变化诱发气态水迁移,进而对生土的变形和强度产生重要影响。研究变湿度条件下生土材料持水特性及气态水迁移效应是揭示服役期生土结构病害孕育机制的关键。针对法国里昂地区两种生土建筑材料,采用两种试验方法,即饱和盐溶液法和动... 详细信息

湿度变化诱发气态水迁移,进而对生土的变形和强度产生重要影响。研究变湿度条件下生土材料持水特性及气态水迁移效应是揭示服役期生土结构病害孕育机制的关键。针对法国里昂地区两种生土建筑材料,采用两种试验方法,即饱和盐溶液法和动态水蒸气吸附法开展等温吸湿试验,分析生土持水特性;通过气态水迁移效应试验,探究生土试样底部进气端和顶部出气端的湿度及水气相对压力变化规律,并对气态水迁移过程中生土试样变形进行分析。试验结果表明:两种方法测得生土吸湿曲线较为一致,可分为单层吸附阶段、多层吸附阶段和毛细凝聚阶段,并且土体持水能力随黏土颗粒活性增加而增强;在气态水迁移效应试验中,生土材料持水特性对出气端湿度与进气端水气相对压力影响明显,生土试样发生膨胀变形。

关键词：生土持水特性气态水迁移等温吸湿试验膨胀变形

水平层状复合岩体变形破坏特征的围压效应研究

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岩土力学 2019年第2期40卷 465-473页

作者：周辉宋明张传庆卢景景刘振江史林肯中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

为研究不同围压下深部复合地层岩体变形和破坏特征,结合地质赋存条件制作了类层状复合岩石试样,通过开展不同围压下的三轴压缩试验,研究了围压对水平层状复合岩体变形破坏特征的影响。试验结果表明:随着围压的不断增加,峰后偏应力-应变... 详细信息

为研究不同围压下深部复合地层岩体变形和破坏特征,结合地质赋存条件制作了类层状复合岩石试样,通过开展不同围压下的三轴压缩试验,研究了围压对水平层状复合岩体变形破坏特征的影响。试验结果表明:随着围压的不断增加,峰后偏应力-应变曲线的降低速率逐渐变缓,应变软化程度逐渐减弱;随着围压的增大,水平层状复合岩石的破坏形态呈现出明显差异,整体上破坏形态逐渐由脆性破坏向延性破坏过渡;在一定围压状态下,围压对软岩膨胀变形的约束效果相对硬岩较弱,导致水平层状复合岩石试样的软、硬分层之间的膨胀变形不协调,在层间黏结力作用下,软、硬分层之间发生相对错动现象。该研究成果对于施工单位预防深部复合地层隧道掘进机(TBM)工程灾害具有一定的指导意义。

关键词：水平层状复合岩石围压破坏形态膨胀变形

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膨胀土的水力作用机理及膨胀变形理论

岩土工程学报 2020年第11期42卷 1979-1987页

作者：徐永福上海交通大学土木工程系上海200030 皖江工学院安徽马鞍山243000

膨胀土的水力作用主要是指水分(吸水、失水)和应力变化(卸荷、加荷)造成胀缩变形、裂隙发育和强度降低的作用,是膨胀土边坡失稳滑动的根本原因。由于膨胀土矿物表面带电,膨胀土在纯水和盐溶液中的膨胀行为差异很大,总是割裂开来各自研究... 详细信息

膨胀土的水力作用主要是指水分(吸水、失水)和应力变化(卸荷、加荷)造成胀缩变形、裂隙发育和强度降低的作用,是膨胀土边坡失稳滑动的根本原因。由于膨胀土矿物表面带电,膨胀土在纯水和盐溶液中的膨胀行为差异很大,总是割裂开来各自研究,缺乏统一的膨胀变形理论。根据等温吸附理论,建立膨胀土的吸水体积Vw与上覆压力p和表面分维Ds的理论关系,基于膨胀变形等于膨胀土吸附水的体积,由此计算膨胀土的膨胀变形。膨胀土在盐溶液中的膨胀变形和剪切强度受渗透吸力影响,根据膨胀变形的分形模型,将盐溶液的渗透吸力π转化为修正有效应力pe(区别于Terzaghi有效应力),不同浓度盐溶液中的膨胀变形与修正有效应力p^e表示为同一曲线,得到已有的膨胀变形试验数据的验证。

关键词：膨胀土水力作用膨胀变形表面分维

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双关键层跨煤组远程卸压增透效应试验研究

中国矿业大学学报 2020年第2期49卷 238-246页

作者：何祥杨科袁亮张村张通中国矿业大学(北京)能源与矿业学院共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 安徽理工大学能源与安全学院.深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

以潘二煤矿11223工作面远程卸压4^#煤为研究背景,采用物理模拟、FLAC^3D流固耦合模拟及现场工程实测相结合的方法,对远程被保护层4^#煤卸压增透区分布特征及关键层破断影响卸压瓦斯抽采效果机制进行分析.结果表明:1)卸压瓦斯抽采量极值... 详细信息

以潘二煤矿11223工作面远程卸压4^#煤为研究背景,采用物理模拟、FLAC^3D流固耦合模拟及现场工程实测相结合的方法,对远程被保护层4^#煤卸压增透区分布特征及关键层破断影响卸压瓦斯抽采效果机制进行分析.结果表明:1)卸压瓦斯抽采量极值点间距与上位关键层周期断裂步距吻合,而下位关键层破断对卸压瓦斯抽采没有直接影响,上位关键层周期断裂步距对远程卸压瓦斯抽采峰位具有一定预测作用;2)经压实变形后,被保护层膨胀变形和渗透率在煤层倾斜方向呈双峰形态,其量值为在中下部最大,中上部次之,中部最小;3)4^#煤实测膨胀变形达到1.26%,卸压瓦斯抽采率为69.59%,煤层渗透率扩大2149倍,证明该工程地质条件下3^#煤远程卸压4^#煤具有可行性.

关键词：双关键层远程卸压周期断裂步距膨胀变形渗透率