检索结果-南通市图书馆

基于体积应变的煤体渗透率模型及影响参数分析

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭学报 2024年第6期49卷 2741-2756页

作者：王伟余金昊方志明李小春李琦陈向军王亮河南大学土木建筑学院河南开封475004 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 河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116

为研究瓦斯压力变化过程中渗透率演化规律,基于煤体代表性单元体(REV)细观尺度参数与体积应变关联特征推导了4种不同形式渗透率模型。利用实验数据对模型进行了可靠性验证,分析了有效应力引起的应变和吸附应变的变化规律,并与经典渗透... 详细信息

为研究瓦斯压力变化过程中渗透率演化规律,基于煤体代表性单元体(REV)细观尺度参数与体积应变关联特征推导了4种不同形式渗透率模型。利用实验数据对模型进行了可靠性验证,分析了有效应力引起的应变和吸附应变的变化规律,并与经典渗透率模型(P-M模型、S-D模型、CONNELL模型)进行对比验证。讨论了模型参数的敏感性,明确了REV细观尺度参数与裂隙率、渗透率的相关关系,并分析了吸附应变系数影响机理,进而对国内主要矿井渗透率极值压力进行了研究。结果表明:基于REV体积应变与REV裂隙体积应变的4种渗透率模型,其REV体积应变与REV裂隙体积应变线性相关,相关系数为初始裂隙率;体积模量与吸附应变系数分别控制有效应力和吸附应变对渗透率的影响;恒定围压、恒定孔压、恒定差压3种实验条件下,相比经典渗透率模型,4种渗透率模型对实验数据都有较好的匹配效果,但双参数拟合(体积模量与吸附应变系数)相比单参数拟合(吸附应变系数),参数的拟合误差较大,由参数敏感性分析可知,当参数变化时(<10%)渗透率预测结果相比真实值也有较大偏差;以沁水盆地为例,计算的煤体REV细观尺度参数a_(0)、b_(0)范围分别为1.73~46.31μm和0.06~0.49μm;恒定围压与恒定差压条件下,吸附应变系数与差压大小、气体类型及初始裂隙率有关;国内主要矿井CO_(2)极值压力在0.94~5.33 MPa,CH4极值压力在1.06~6.94 MPa。

关键词：渗透率表征单元体多实验条件模型参数敏感性吸附应变系数

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

沿海氯盐环境下地铁车站结构地震响应规律

哈尔滨工业大学学报 2024年第10期56卷 69-78页

作者：钟紫蓝郭佳希张卜崔臻赵密杜修力城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 岩土力学与工程国家重点实验室(中国科学院武汉岩土力学研究所) 武汉430071

地铁车站结构抗震分析中,通常只对完好结构进行地震响应规律分析,然而,沿海城市地铁车站结构埋置于地下,易遭受氯离子侵蚀,导致材料性能退化。为此,针对沿海氯盐环境下不同锈蚀程度的地铁车站结构,建立相应的非线性土-结构相互作用有限... 详细信息

地铁车站结构抗震分析中,通常只对完好结构进行地震响应规律分析,然而,沿海城市地铁车站结构埋置于地下,易遭受氯离子侵蚀,导致材料性能退化。为此,针对沿海氯盐环境下不同锈蚀程度的地铁车站结构,建立相应的非线性土-结构相互作用有限元模型。采用整体式静力推覆分析,研究氯离子侵蚀对土-结构柔度比的影响,并基于非线性时程分析,研究氯离子侵蚀下地铁车站结构的地震响应规律。数值模拟结果表明:相对完好状态,10%和20%锈蚀率的车站结构土-结构柔度比分别下降6%和18%,然而,由于地下结构受到周围土体的约束,在相同地震作用下,底层中柱的最大层间位移角没有显著变化;底层中柱作为抗震薄弱环节,钢筋锈蚀造成中柱变形能力及承载能力的下降,导致地铁车站结构的安全系数下降10%和20%左右;锈蚀后结构中柱最大层间位移角增幅与场地响应有关,低频成分丰富的地震作用下,土体将产生大的剪切变形,使得中柱纤维截面中钢筋承担更多的剪力,此时钢筋锈蚀将对中柱层间位移角产生较大影响。

关键词：氯盐侵蚀钢筋锈蚀非线性时程分析地铁车站土-结构相互作用

煤–过渡层–岩组合体物理力学特征试验及数值模拟研究

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

岩石力学与工程学报 2024年第1期43卷 184-205页

作者：姚文杰刘学伟刘滨范瑛朱磊郑志湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068 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 广西大学土木建筑工程学院广西南宁310030

深部煤系地层中,漫长成岩过程使得部分煤层与岩层之间存在一个岩性过渡区,过渡区与上下岩层、煤层共同组成了一个组合结构。为研究过渡层高度对煤岩组合体变坏特征的影响,首先提出煤、岩石及过渡层3种人工材料的配比设计及煤–过渡层–... 详细信息

深部煤系地层中,漫长成岩过程使得部分煤层与岩层之间存在一个岩性过渡区,过渡区与上下岩层、煤层共同组成了一个组合结构。为研究过渡层高度对煤岩组合体变坏特征的影响,首先提出煤、岩石及过渡层3种人工材料的配比设计及煤–过渡层–岩(CFR)组合体试样的制作方案。在此基础上,开展不同过渡层高度的人工CFR组合试样的单轴压缩试验。基于离散元数值模拟软件PFC,采用刚性簇和球颗粒分别表示过渡层中的煤和岩石颗粒,通过其比例变化构建一种过渡层和CFR组合结构PFC表征模型。结合试验结果,对模型参数进行标定并验证算法的有效性。试验与数值模拟结果表明:随着过渡层高度增加,试样强度、峰前耗散能和声发射b值呈现先降低后增加的趋势,弹性应变能呈现逐渐增加的趋势。数值模拟的微裂隙角度分布范围也随着高度增加先缩小后增大,微裂纹萌生区域逐渐由煤层转移到过渡层,声发射定位则逐渐集中至煤与过渡层界面处。研究结果表明过渡层的存在显著改变了煤岩组合结构的物理力学特性。

关键词：岩石力学煤–过渡层–岩组合强度特征数值模拟破坏机制

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

CO多层注入下盖层密闭性影响因素研究

岩土力学 2024年

作者：马纪元程国强李霞颖杨凌雪李琦马晶陈博文杨川枫张瑶李凤洋余涛虎亭许宗红钟屹岩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中国科学院大学宁夏回族自治区水文环境地质调查院

中国大多数CO2储层具有非均质性、低渗等特征，仅在单一储层内进行CO2封存难以满足中国减排的需求。为了实现大规模CO2地质封存，多层注入技术被提出以增加CO2地质封存量。为探究CO2多层注入条件下盖层密闭性的主要影响因素，通过渗流-... 详细信息

中国大多数CO2储层具有非均质性、低渗等特征，仅在单一储层内进行CO2封存难以满足中国减排的需求。为了实现大规模CO2地质封存，多层注入技术被提出以增加CO2地质封存量。为探究CO2多层注入条件下盖层密闭性的主要影响因素，通过渗流-应力耦合模拟分析，以孔压、位移和ΔCFS（库伦破坏应力）作为评价盖层密闭性状态的依据，并采用龙卷风分析法进行敏感性分析，筛选出对盖层密闭性影响较大的因素。研究结果表明：注入层数越多，盖层的位移、孔压和ΔCFS越小，盖层密闭性越好，但层数超过3层，层数带来的增效将不再显著；盖层密闭性的主控因素有盖层泊松比与杨氏模量、储层厚度与渗透系数和注入速率；最厚盖层的位置在整个地层的最上部时，盖层密封效果最好，产生垂直位移、孔压和ΔCFS最小。

关键词： CO 地质封存盖层密闭性多层注入敏感性分析库伦破坏应力

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

稳定密度梯度中球形界面流动失稳的研究进展

力学学报 2024年第6期56卷 1540-1551页

作者：李延深中国科学院大学工程科学学院北京100049 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190

当流体界面上存在温度梯度或者浓度梯度时,会产生稳定或不稳定的界面流动.由于界面流动在多种工业过程中有广泛应用,其已经得到了广泛的研究.通常认为,在考虑界面流动时,体积力比如重力可以忽略,在小尺度下尤其如此.因此,稳定密度梯度... 详细信息

当流体界面上存在温度梯度或者浓度梯度时,会产生稳定或不稳定的界面流动.由于界面流动在多种工业过程中有广泛应用,其已经得到了广泛的研究.通常认为,在考虑界面流动时,体积力比如重力可以忽略,在小尺度下尤其如此.因此,稳定密度梯度的重力效应对界面流动的影响一直是被忽略的.然而,近期的一些研究表明,即使是在小尺度下,稳定密度梯度重力效应的影响也不可忽略.文章综述了稳定密度梯度中球形界面的流动及其不稳定性研究进展,介绍了球形界面的两种失稳模式——扩散受限导致的失稳与黏性受限导致的失稳,并且分析了对流、密度梯度、扩散、黏性,以及容器大小对流动失稳的影响.现有研究表明,在小尺度下,当流体界面有竖直方向的分量时,稳定温度/浓度梯度对界面流动及其稳定性的影响可能需要重新评估.最后根据现有研究的不足与发展动态,对未来的研究方向进行了展望.

关键词：稳定密度梯度液滴马兰戈尼流动不稳定性

压缩空气储能电站隧道式地下硐库潜在失稳模式研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

岩石力学与工程学报 2024年第1期43卷 41-49页

作者：孙冠华易琪姚院峰商浩亮纪文栋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 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司湖北武汉430071 中能建数字科技集团有限公司北京100044

随着新能源的迅猛发展,不同于传统隧洞工况的压缩空气储能电站地下硐库存在上覆岩体稳定性问题,其潜在失稳模式亟待研究。采用Mohr-Coulomb强度准则,基于岩体极限应力场,同时考虑张拉和剪切破坏2种模式,将浅埋隧道式岩石内衬硐室潜在失... 详细信息

随着新能源的迅猛发展,不同于传统隧洞工况的压缩空气储能电站地下硐库存在上覆岩体稳定性问题,其潜在失稳模式亟待研究。采用Mohr-Coulomb强度准则,基于岩体极限应力场,同时考虑张拉和剪切破坏2种模式,将浅埋隧道式岩石内衬硐室潜在失稳模式归结为一簇常微分方程组的初值问题,并给出了求解方法。与物理模型试验结果对比分析,验证了方法的可靠性。并研究埋深、硐径、地应力系数以及内摩擦角对失稳形态的影响,结果表明地应力系数和内摩擦角影响较大,最大水平地应力方向垂直于隧道式硐室轴线更利于上覆岩体稳定。另一方面,内摩擦角对失稳形态的影响依赖于地应力系数,当地应力系数小于1时,内摩擦角越小潜在破裂面越接近水平方向;地应力系数等于1时,内摩擦角几乎无影响;地应力系数大于1时,内摩擦角越大潜在破裂面越接近水平方向。鉴于此,硐室布置、埋深和硐径设计应综合考虑地应力和内摩擦角影响。最后,将潜在破坏面形态进行简单的几何参数化,给出几何参数与地应力系数和内摩擦角的对应关系,以供工程设计参考。在破坏模式上,地应力系数较小时,潜在破裂面为张拉–剪切复合模式,张拉区域位于靠近硐壁和地表位置;地应力系数较大时,则为剪切破坏。

关键词：隧道工程压缩空气储能潜在破坏面高气压地下硐室稳定性

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于贝叶斯优化的改进地应力分级判据

岩石力学与工程学报 2024年第10期 2405-2413页

作者：段淑倩赵庚辰熊杰程江权徐鼎平赵金帅郑州大学土木工程学院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江苏大学土木工程与力学学院

为提高地应力级别评估的准确率，收集115组工程实例，通过对工程数据及地质因素的分析，建立多岩体指标融合数据库。选取测点埋深、主要岩性和GSI三个指标对《水利发电工程地质勘察规范》(GB 50287—2016)提出的强度应力比判据进行改进... 详细信息

为提高地应力级别评估的准确率，收集115组工程实例，通过对工程数据及地质因素的分析，建立多岩体指标融合数据库。选取测点埋深、主要岩性和GSI三个指标对《水利发电工程地质勘察规范》(GB 50287—2016)提出的强度应力比判据进行改进。通过对Hoek-Brown强度准则的推导，得到其与强度应力比判据的内在联系，进而设计修正参数，并借助贝叶斯优化方法确定改进后的强度应力比判据。研究结果表明：改进后的强度应力比判据较规范推荐判据的准确率提升了26.7%。该研究可为地应力分级提供有效依据，进而提高工程的安全性和稳定性。

关键词：岩石力学高地应力强度应力比判据地下工程贝叶斯优化

深部软岩巷道围岩与锚喷U型钢支护结构相互作用研究

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭科学技术 2024年第7期52卷 23-36页

作者：孟庆彬宋子鸣刘滨黄炳香浦海王从凯辛学奎中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室江苏徐州221116 中国科学院武汉岩土力学研究所岩石力学与工程国家重点试验室湖北武汉430071

收敛-约束法(特性曲线法)是将理论解析、现场实测、工程经验相结合的一种地下工程结构设计方法,是目前分析围岩-支护相互作用关系及开展支护优化设计的常用方法。基于收敛-约束法的基本原理,总结给出了经典的支护特征与支护结构变形方程... 详细信息

收敛-约束法(特性曲线法)是将理论解析、现场实测、工程经验相结合的一种地下工程结构设计方法,是目前分析围岩-支护相互作用关系及开展支护优化设计的常用方法。基于收敛-约束法的基本原理,总结给出了经典的支护特征与支护结构变形方程,理论计算获得了喷射混凝土、锚杆(索)、U型钢支架等支护结构的支护特征曲线,分析了支护结构的几何尺寸(直径、长度)、间排距、材料强度等参数对支护压力的影响特征;随着喷射混凝土厚度及强度等级的增加,喷射混凝土提供的支护刚度和支护压力逐渐增大;随着锚杆(索)直径、长度、杆体材料强度的增加及间排距的减小,锚杆的支护压力显著增加;U型钢支架的排距越小及材料强度越大,其提供的支护压力越大。采用FLAC^(3D)内嵌的莫尔库伦应变软化本构模型,建立了考虑岩石峰后应变软化与扩容特性的深部软岩巷道数值分析模型,计算获得了不同应力状态下巷道纵剖面变形曲线、围岩特征曲线,分析了锚喷、锚杆(索)喷、锚喷U型钢等3种联合支护技术对深部巷道围岩大变形控制的适用性,验证了锚喷U型钢联合支护技术应用于深部巷道支护工程的可行性。考虑岩石峰后应变软化与扩容特性的应变软化本构模型和经典的莫尔库伦本构模型的数值模拟结果相差较大,采用莫尔库伦本构模型的数值模拟结果保守,支护结构提供的支护压力无法满足深部巷道稳定性控制要求,支护后巷道围岩变形较大甚至会发生冒顶、片帮等安全事故。

关键词：深部巷道收敛-约束法围岩-支护相互作用巷道支护

堆存陈化中电解锰渣重金属形态及环境风险演化

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中国环境科学 2024年第1期44卷 242-250页

作者：聂霄悍雷学文刘磊张先伟陈亿军武汉科技大学城市建设学院湖北武汉430065 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 污染泥土科学与工程湖北省重点实验室湖北武汉430071 中国科学院武汉岩土力学研究所香港理工大学固体废弃物科学联合实验室湖北武汉430071 武汉中科固废资源产业技术研究院有限公司湖北武汉430070

为了探究电解锰渣堆存陈化过程对其重金属赋存形态及环境风险演化的影响规律,采用XRF、XRD和SEM等微观试验对比分析了新鲜与陈化电解锰渣的易溶盐含量、化学成分、微观形貌和相变组成等微观特性差异.此外,基于批次浸出试验和改进BCR顺... 详细信息

为了探究电解锰渣堆存陈化过程对其重金属赋存形态及环境风险演化的影响规律,采用XRF、XRD和SEM等微观试验对比分析了新鲜与陈化电解锰渣的易溶盐含量、化学成分、微观形貌和相变组成等微观特性差异.此外,基于批次浸出试验和改进BCR顺序提取法评估了新陈电解锰渣中重金属和氨氮的环境风险.结果表明,在堆存陈化过程中,电解锰渣的微观结构呈松散演化,易溶盐含量由12.25%降低至4.38%,酸溶态和可还原态重金属占比逐渐减少,重金属Mn由超高风险降低至中风险,但重金属总量仍高达3.28×10^(4)mg/kg,环境风险严峻,氨氮浸出量虽有所降低,但仍然超出15.00mg/L阈值的2.54~3.84倍,部分氨氮和重金属在堆存过程中释放到周围生态中,需采取必要措施对电解锰渣进行处理.

关键词：电解锰渣堆存陈化重金属形态浸出毒性环境风险