黄河流域库坝系统渗透破坏孕灾机理与安全防控研究综述

1

作者 柴军瑞 曹靖 +7 位作者 丁卫华 程琳 王婷 许萍 曹成 温立峰 卜鹏 王梦雨 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第5期26-35,共10页

由于黄河流域库坝系统渗透破坏机理日趋复杂,对渗透破坏安全防控技术提出了新的挑战,本文从岩/土体渗流应力耦合作用下的渗透特性演化机理、库坝系统渗流应力耦合作用下的渗透破坏动态规律、库坝系统渗流监测分析与安全监控方法以及渗... 由于黄河流域库坝系统渗透破坏机理日趋复杂,对渗透破坏安全防控技术提出了新的挑战,本文从岩/土体渗流应力耦合作用下的渗透特性演化机理、库坝系统渗流应力耦合作用下的渗透破坏动态规律、库坝系统渗流监测分析与安全监控方法以及渗透破坏风险评估与防控技术等方面,综述了黄河流域库坝系统渗透破坏孕灾机理与安全防控的研究与实践进展,指出了目前黄河流域库坝系统渗流安全研究亟待解决的关键问题,并提出未来应着力于开发岩/土体渗流应力耦合可视化试验装置,构建多重介质、多场耦合条件下的渗透破坏判定体系,建立能够表征环境动态与不确定性的数学模型及考虑风险因子变异性的动态风险评估与防控体系。 展开更多

关键词 库坝系统 渗流应力耦合 渗透破坏 安全监测 风险防控 黄河流域

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基于核磁共振的尾矿砂细观渗流试验研究

2

作者 许增光 郑力 +2 位作者 曹成 柴军瑞 武子豪 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第5期169-177,共9页

基于核磁共振技术开展不同细粒含量与相对密实度的尾矿砂室内渗流试验,从细观角度研究了细粒含量与密实度对尾矿砂渗透破坏的耦合作用机理,提出了基于T_(2)谱计算不同孔径的孔隙对渗透率贡献度的方法。结果表明:渗流作用下尾矿砂T_(2)... 基于核磁共振技术开展不同细粒含量与相对密实度的尾矿砂室内渗流试验,从细观角度研究了细粒含量与密实度对尾矿砂渗透破坏的耦合作用机理,提出了基于T_(2)谱计算不同孔径的孔隙对渗透率贡献度的方法。结果表明:渗流作用下尾矿砂T_(2)谱呈现3峰结构,微孔和中孔连通性大于大孔,大孔孔隙度持续增大,而微孔和中孔孔隙度变化不稳定;细粒含量和密实度的提高会影响孔隙发育,发生渗透破坏时,微孔和中孔大幅度减少,大孔陡然增大;随着细粒含量的增加,渗透率增长速率下降,存在细粒含量阈值,且该阈值随密实度的提高而减小;微孔和中孔对渗透率的贡献较小,大孔贡献了98%以上的渗透率,增大水力梯度能够使孔径更大的孔隙参与到渗流过程中。研究结果可为保障细粒尾矿库的安全运行提供重要理论参考。 展开更多

关键词 尾矿砂 核磁共振 渗流试验 孔隙结构 孔隙度 渗透率贡献度

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模拟不同节理粗糙度对单裂隙渗流的影响 被引量：13

3

作者 覃源 张鑫 +1 位作者 柴军瑞 曹成 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期455-462,I0032,共9页

在研究岩体裂隙间的渗流特性时,节理粗糙度会影响裂隙水流的渗流特性和路径,因此需要对粗糙表面进行恰当的描述。本文选取伸长率、最大起伏高度、最大起伏角和分维数4个参数刻画粗糙度。结合分维数的计算方法,选择当最大起伏高度为2.5m... 在研究岩体裂隙间的渗流特性时,节理粗糙度会影响裂隙水流的渗流特性和路径,因此需要对粗糙表面进行恰当的描述。本文选取伸长率、最大起伏高度、最大起伏角和分维数4个参数刻画粗糙度。结合分维数的计算方法,选择当最大起伏高度为2.5mm、节理宽度为5mm时,随机生成4组直线和曲线节理边界。建立二维模型模拟发现,最大起伏角、伸长率和分维数是影响水流流速分布的敏感因素。在节理最高起伏处的下边界,流速值最大。此外,粗糙度的方向性对渗流影响较大。同等节理条件下,可发现沿水流方向,最大起伏高度的位置越靠后,越能抑制最大流速值,从而减小渗流破坏。最后,根据规则锯齿状的节理试验分析表明,在外力条件下,渗流量一定时,节理通道一旦发生改变,内部形成的漩涡便与水流的有效路径呈现负相关关系。 展开更多

关键词 岩石节理 粗糙度 起伏度 方向性 渗流

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隧道裂隙突涌水过程中注浆技术研究进展及展望 被引量：14

4

作者 许增光 熊伟 +2 位作者 柴军瑞 线美婷 王彦召 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期185-193,201,共10页

我国隧道建设数量逐年增加,隧道掘进过程中常会遇到突涌水等地质灾害,注浆是解决隧道裂隙突涌水的常用技术措施,对地下工程堵漏以及加固都具有重要意义。在回顾隧道工程注浆技术发展历程的基础上,系统总结了目前关于模型试验、注浆材料... 我国隧道建设数量逐年增加,隧道掘进过程中常会遇到突涌水等地质灾害,注浆是解决隧道裂隙突涌水的常用技术措施,对地下工程堵漏以及加固都具有重要意义。在回顾隧道工程注浆技术发展历程的基础上,系统总结了目前关于模型试验、注浆材料、超前预报技术、注浆控制系统以及注浆效果评价方法等研究现状,并且对其优缺点进行了梳理,展望了各方面的发展趋势,最后在对以往工程经验分析的基础上结合当下智能注浆领域总结了一套隧道智能注浆控制系统,以期为我国注浆领域的研究以及隧道工程建设提供参考。 展开更多

关键词 隧道 裂隙突涌水 注浆技术 反馈调节 智能注浆系统

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黑河金盆水库坝区三维渗控效应评价与材料参数敏感性分析 被引量：8

5

作者 周邠鹏 柴军瑞 雷艳 《水资源与水工程学报》 CSCD 2020年第1期207-215,共9页

渗流控制是土石坝工程建设面临的关键问题之一,渗流分析是实现渗控效应评价和渗控优化设计的主要途径。针对黑河金盆水库工程区复杂的地质条件和渗控措施,建立包含主(副)坝、坝基、库盆和左岸单薄山梁的三维渗流计算模型。为确保数值计... 渗流控制是土石坝工程建设面临的关键问题之一,渗流分析是实现渗控效应评价和渗控优化设计的主要途径。针对黑河金盆水库工程区复杂的地质条件和渗控措施,建立包含主(副)坝、坝基、库盆和左岸单薄山梁的三维渗流计算模型。为确保数值计算的稳定性和收敛性,采用Signorini型变分不等式方法,对黑河金盆水库坝区进行长期稳定渗流精细模拟。基于实测结果与数值计算成果的对比分析,论证了Signorini型变分不等式方法在土石坝枢纽渗流分析中的有效性和正确性。基于数值计算结果深入分析了坝区的渗控效应及渗透稳定性,研究了渗控效应对黏土心墙、帷幕、山岩材料渗透参数的敏感性。结果表明:黑河金盆水库坝区各分区渗流量和各关键部位的最大水力坡降均在安全稳定范围内,工程渗控措施效果显著;坝区渗控效应对防渗帷幕以及山体材料渗透系数的变化较为敏感,坝体内部总水头及关键部位水力坡降随黏土心墙渗透系数的增加而增加。研究成果对土石坝坝区整体渗流分析及渗控优化设计具有借鉴意义。 展开更多

关键词 黏土心墙坝 渗流控制效应 变分不等式 数值模拟 敏感性分析 黑河金盆水库

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基于扩展有限元法的混凝土三点弯曲梁裂缝扩展模拟研究 被引量：13

6

作者 覃源 易勇生 +1 位作者 柴军瑞 张鲜维 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第3期46-52,共7页

扩展有限元法(X-FEM)是一种研究裂纹扩展的有效路径,其基于单元分解的思想引入了加强函数,避免了在处理非连续问题时对网格重新划分。利用扩展有限元法模拟了混凝土三点弯曲梁开裂的全过程,得到了三点弯曲梁在不同缝高比、不同试件厚度... 扩展有限元法(X-FEM)是一种研究裂纹扩展的有效路径,其基于单元分解的思想引入了加强函数,避免了在处理非连续问题时对网格重新划分。利用扩展有限元法模拟了混凝土三点弯曲梁开裂的全过程,得到了三点弯曲梁在不同缝高比、不同试件厚度条件下的荷载-位移曲线(P-CMOD),结合线性叠加原理和双K断裂准则计算其断裂参数,同时对这些参数进行比较分析。对不同距离偏置裂缝三点弯曲梁进行数值模拟,分析了初始裂缝位置对裂纹发展规律和承载力的影响。通过与已有试验得到的断裂规律进行比较,结果表明:起裂荷载和失稳荷载随缝高比增大而减小;随着试件厚度增大,起裂荷载和失稳荷载随之增大,但起裂韧度和失稳韧度没有明显变化;数值模拟结果符合试验的断裂规律,验证了扩展有限元的合理性。 展开更多

关键词 扩展有限元 三点弯曲 断裂参数 双K断裂准则

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冷缝存在条件下混凝土力学性能试验研究 被引量：4

7

作者 覃源 梁达 +2 位作者 王玉龙 柴军瑞 周恒 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第7期677-681,688,共6页

存在于混凝土中的冷缝,直接影响混凝土结构的整体性能.通过对不同龄期间隔的冷缝,及不同弹性模量混凝土叠合形成的带冷缝的混凝土进行抗压和劈拉试验,研究其力学性能的变化规律.试验结果表明:带冷缝混凝土试件整体抗压强度及冷缝黏结面... 存在于混凝土中的冷缝,直接影响混凝土结构的整体性能.通过对不同龄期间隔的冷缝,及不同弹性模量混凝土叠合形成的带冷缝的混凝土进行抗压和劈拉试验,研究其力学性能的变化规律.试验结果表明:带冷缝混凝土试件整体抗压强度及冷缝黏结面黏结强度均随龄期增长逐渐减弱,新混凝土强度提升,可有效提高带冷缝混凝土的抗压强度,而对黏结面强度提升较为有限;通过计算岩石脆性特征系数发现,新混凝土强度提升可有效提高新旧混凝土抗变形能力;并建立了冷缝黏结面强度计算公式,可以较好地预测冷缝黏结面的黏结强度.当龄期间隔7~14 d,新、旧混凝土弹性模量之比为1.10时力学性能较好,龄期间隔超过28 d时,新、旧混凝土弹性模量之比应小于1.10. 展开更多

关键词 冷缝 龄期间隔 黏结强度 弹性模量比 破坏形态

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堤坝内集中渗漏通道与周围介质水量交换研究 被引量：3

8

作者 许增光 李海洋 +2 位作者 柴军瑞 曹成 陈东来 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2023年第7期12-23,共12页

堤坝内存在集中渗漏通道时,通道与周围多孔介质在压力差的驱使下会进行水量交换,两者间的水量交换可能导致堤坝渗漏量增大,传统的渗流场分析往往忽视了这一点。本文搭建砂槽模型以模拟堤坝中存在集中渗漏通道的情况,根据集中渗漏通道与... 堤坝内存在集中渗漏通道时,通道与周围多孔介质在压力差的驱使下会进行水量交换,两者间的水量交换可能导致堤坝渗漏量增大,传统的渗流场分析往往忽视了这一点。本文搭建砂槽模型以模拟堤坝中存在集中渗漏通道的情况,根据集中渗漏通道与多孔介质的出流量,研究渗漏通道与多孔介质间水量交换机理,提出一种计算水量交换系数的新公式。结果表明,渗漏通道与多孔介质间的水量交换量与通道直径(D)、多孔介质渗透系数(Km)、水力梯度(J)成正比。通过正交试验,进一步分析各因素对水量交换量的影响程度,发现影响程度最大的是D,其次是J和Km。研究成果能为堤坝存在集中渗漏通道情况下的渗流场分析提供依据,在渗流场计算中考虑集中渗漏通道与周围多孔介质间的水量交换更加贴合实际情况。 展开更多

关键词 堤坝渗漏 集中渗漏通道 水量交换 砂槽试验 正交试验

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单裂隙辐射流节理面破坏过程水-力耦合研究 被引量：2

9

作者 杜万军 柴军瑞 +1 位作者 许增光 曹成 《水力发电》 CAS 2022年第1期39-44,122,共7页

为研究单裂隙辐射流受外力和渗流力作用破坏过程的水-力耦合特性,采用预制柱形节理试件进行试验,并结合数值模拟进行综合分析。结果表明,节理破坏包括剪切接触和损伤滑移摩擦2个阶段,法向压力增大引起剪应力增大和裂隙开度减小,剪应力... 为研究单裂隙辐射流受外力和渗流力作用破坏过程的水-力耦合特性,采用预制柱形节理试件进行试验,并结合数值模拟进行综合分析。结果表明,节理破坏包括剪切接触和损伤滑移摩擦2个阶段,法向压力增大引起剪应力增大和裂隙开度减小,剪应力存在连续波动的波峰与波谷,优势水力通道的“U”形分布范围出现小幅扩散;水压力能缓冲节理破坏并带走细小颗粒,增大等效渗透系数,提升裂隙渗透能力,入口水压力增大引起剪应力减小;碎屑充填物主要分布在优势水力通道范围之外,既能影响裂隙的渗透能力,又在一定程度上作为缓冲区保护节理面不被继续破坏。 展开更多

关键词 单裂隙 辐射流 节理面 法向压力 水压力 等效渗透系数

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考虑壁面滑移效应的平行单裂隙辐射流瞬态水力特性研究 被引量：1

10

作者 杜万军 柴军瑞 +1 位作者 许增光 曹成 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期136-143,共8页

为研究平行单裂隙辐射流内部细观水力特性,建立基于湍流RANS k-ε计算模型。结果表明:平行单裂隙辐射流呈现“非典型辐射流”现象,且存在优势水力通道;旋涡的演化束窄了水流通道,距离优势水力通道和辐射中心越近,流速和旋涡流强度越大;... 为研究平行单裂隙辐射流内部细观水力特性,建立基于湍流RANS k-ε计算模型。结果表明:平行单裂隙辐射流呈现“非典型辐射流”现象,且存在优势水力通道;旋涡的演化束窄了水流通道,距离优势水力通道和辐射中心越近,流速和旋涡流强度越大;辐射中心水压增大引起裂隙流量增加,同时优势水力通道形成越早且越稳定,裂隙宽度越大,则裂隙湍流效应越显著,但主要以径向湍流为主;裂隙接触面重新分配优势水力通道,降低了裂隙渗流能力,且接触率与裂隙渗流量呈负相关;壁面滑移对水流产生了阻碍和协助两种作用,主要与滑移的方向和速度关系密切。入口水压、裂隙宽度、接触率和壁面滑移等综合因素对平行单裂隙辐射流水力特性的影响效应显著,本研究可为复杂裂隙辐射流研究提供参考。 展开更多

关键词 平行单裂隙 非典型辐射流 瞬态水力特性 优势水力通道 壁面滑移效应

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植被根系形态对边坡稳定性的影响分析 被引量：19

11

作者 安然 柴军瑞 +1 位作者 覃源 许增光 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第3期150-156,共7页

针对裸露边坡大量增加导致破坏自然植被、威胁边坡稳定性等问题,以植被护坡的力学效应为重点,采用的经典WU模型对植被根系附加凝聚力进行数值模拟,并在工程常用岩土软件Geo Studio的基础上建立了基于二维有限元方法的植被护坡模型。应... 针对裸露边坡大量增加导致破坏自然植被、威胁边坡稳定性等问题,以植被护坡的力学效应为重点,采用的经典WU模型对植被根系附加凝聚力进行数值模拟,并在工程常用岩土软件Geo Studio的基础上建立了基于二维有限元方法的植被护坡模型。应用植被护坡模型分析了不同乔木类型以及不同边坡类型对边坡稳定性的影响,对JI模型和ZHANG模型进行模拟计算,验证了模型的可行性。结果表明:无论是直坡还是阶梯状边坡,植被根系都可以提高边坡稳定性,安全系数增量最高可达39.7%。相同附加凝聚力下,Tap型根系对安全系数的提高效果大于Plate型根系。黄土边坡平整为阶梯状后安全系数提高(刺槐坡安全系数增量为8.3%,侧柏坡为8.2%);砂土和粉土的直边坡更稳定。研究成果对植被根系护坡模拟和生态护坡基础建设具有重要的借鉴意义。 展开更多

关键词 边坡稳定 植被护坡 根系形态 生态工程 有限元法 摩尔-库仑强度理论 水土保持与生态环境保护 加筋土理论

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多层氧化石墨烯-水泥基复合材料的力学性能与微观结构 被引量：15

12

作者 王奕璇 柴军瑞 +1 位作者 曹靖 覃源 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期860-865,I0028,共7页

研究了大片径多层氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)对水泥砂浆力学性能和微观结构的影响。发现掺入多层GO对水泥砂浆的抗压强度和抗折强度增强效果明显。随着GO掺量的增加,水泥砂浆的抗压强度和抗折强度呈现出先增大后减小的趋势。通过SE... 研究了大片径多层氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)对水泥砂浆力学性能和微观结构的影响。发现掺入多层GO对水泥砂浆的抗压强度和抗折强度增强效果明显。随着GO掺量的增加,水泥砂浆的抗压强度和抗折强度呈现出先增大后减小的趋势。通过SEM观察其微观结构,发现GO作为载体,促使花状晶体和针状晶体等水化产物的生成,并且调节水泥的水化产物规则生长,形成致密结构。此外,GO纳米片可以形成阻止裂纹扩展的屏障,抑制裂纹在水泥砂浆中的传播,增强水泥砂浆的力学性能。相比于小片径薄层GO,大片径多层GO对水泥基材料性能的增强效果明显,经济实用性更高。 展开更多

关键词 氧化石墨烯 水泥基材料 力学性能 微观结构 水泥水化晶体

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基于灰色系统-可变模糊集耦合模型的溃坝后果评价 被引量：9

13

作者 何冠洁 柴军瑞 +3 位作者 覃源 许增光 曹成 李守义 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期164-171,共8页

溃坝后果评价作为大坝风险评估中不可或缺的一环,近年受到广泛关注。综合考虑生命、经济损失以及社会和环境影响的基础上,构建评价体系及评价标准。深入分析可变模糊集中相对隶属度计算所存在的操作复杂、部分数据信息缺失以及定性指标... 溃坝后果评价作为大坝风险评估中不可或缺的一环,近年受到广泛关注。综合考虑生命、经济损失以及社会和环境影响的基础上,构建评价体系及评价标准。深入分析可变模糊集中相对隶属度计算所存在的操作复杂、部分数据信息缺失以及定性指标主观性较强等问题。为避免此类问题影响评价结果的可靠性,引入灰色系统理论并对其核心参数“关联度”及可变模糊集中核心参数“隶属度”进行本质分析。基于二者之间的相关性,建立溃坝后果评价的灰色系统—可变模糊集耦合模型,并将该模型应用于江西省5座资料较为完备的水库。结果表明:耦合模型在处理溃坝后果评价此类不确定性问题时具有显著优势,更加全面利用了待评指标的所有信息,简化了相对隶属度的计算流程,提高了计算效率及评价结果的可靠性。 展开更多

关键词 大坝溃决 风险评价 相对隶属度 灰色系统理论 可变模糊集

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某地下水库在不同降雨条件下非稳定渗流分析 被引量：6

14

作者 何佳欢 许增光 +2 位作者 柴军瑞 覃源 张悦 《南水北调与水利科技》 CAS 北大核心 2019年第3期56-66,88,共12页

降雨入渗是地下水库主要来水之一,为了研究降雨对地下水库水位的影响以及分析地下水库的蓄水能力,分别以设置单道防渗地下坝的单库和多道防渗地下坝库群形式为研究对象,基于GeoStudio有限元软件中的Seep/W模块建立二维有限元模型,研究... 降雨入渗是地下水库主要来水之一,为了研究降雨对地下水库水位的影响以及分析地下水库的蓄水能力,分别以设置单道防渗地下坝的单库和多道防渗地下坝库群形式为研究对象,基于GeoStudio有限元软件中的Seep/W模块建立二维有限元模型,研究在不同降雨强度和雨型下的地下水库非稳定渗流场变化。降雨强度考虑年平均降雨量和年最大降雨量,持续时间为1年。降雨雨型考虑总降雨量为100mm的平均型、前锋型、中锋型和后锋型。计算结果表明,在不同降雨强度下单库的地下坝前上游水位增加了71.1%,下游水位增加了11.7%。库群水位变化剧烈主要集中在1号和6号储水空间,水位增加量最高分别为8.8m和12.5m,而处于中间的储水空间水位变化较平缓;单库的整体水位变化较小,而库群主要对各个储水空间的水位影响较大,对取水有利;不同降雨雨型下对单库和库群上、下游表层孔压达到最大值的时间,以及表层体积含水量所能达到的峰值有一定的影响,且在前锋型最大含水量持续时间最长。研究成果可为地下水库在降雨条件下的蓄水提供一定的参考。 展开更多

关键词 降雨入渗 地下水库 降雨强度 降雨雨型 非稳定渗流 有限元

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结构面破坏时单裂隙变形及渗流规律研究 被引量：4

15

作者 曹成 柴军瑞 +2 位作者 覃源 许增光 谈然 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2018年第9期139-147,共9页

【目的】研究粗糙结构面在剪切过程中发生大规模破坏时的裂隙变形及渗流变化规律,为岩体裂隙应力-渗流耦合研究提供参考。【方法】对完全和非完全咬合状态下的规则齿结构岩面,采用常法向应力作用下的剪切-渗流耦合试验,测定法向应力为1.... 【目的】研究粗糙结构面在剪切过程中发生大规模破坏时的裂隙变形及渗流变化规律,为岩体裂隙应力-渗流耦合研究提供参考。【方法】对完全和非完全咬合状态下的规则齿结构岩面,采用常法向应力作用下的剪切-渗流耦合试验,测定法向应力为1.91 MPa、水压为0.6 MPa时结构面剪切强度及剪切位移的变化,并在完全咬合的基础上改变水压分别为0.4,0.6和0.8 MPa,测定剪切过程中流量的变化。【结果】裂隙结构面咬合状态对剪切强度变化曲线以及法向位移变化曲线有较大影响,基于此推导出一种更接近试验结果的辐向流立方定理公式。结构面破坏之前水流的非完全轴对称性流动、水流漩涡以及粗糙度和接触面积等因素使得计算结果与试验结果之间有较大差异,流量的计算结果与试验结果差值(ΔQ)最大达41.5cm3/s,此外ΔQ会随机械隙宽的增加而增大。当水压从0.4MPa增大到0.6和0.8MPa时,ΔQ分别增加5和8.2cm3/s,渗透系数分别降低0.27和0.47cm/s,机械隙宽与水力隙宽的比值分别增加0.04和0.06。【结论】裂隙结构面在复杂应力条件下的抗剪强度和变形与结构面咬合状态密切相关,结构面破坏形态、水流形态以及水压对裂隙渗流规律影响较大。 展开更多

关键词 单裂隙 剪切-渗流试验 结构面破坏 立方定理 水流漩涡 填充物

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基于修正立方定律对单裂隙辐射流剪切耦合的研究 被引量：6

16

作者 杨金宝 柴军瑞 +1 位作者 许增光 覃源 《水资源与水工程学报》 CSCD 2019年第1期217-225,231,共10页

修正了辐射流立方定律,并研究了裂隙的力学性能和水力特性。进行了不同恒定法向压力和剪切速率下的高液压水头剪切渗流实验。发现峰值剪切强度随剪切速率的增加呈现先增大后减小的趋势。线性系数A和非线性系数B都随剪切位移先增大后减小... 修正了辐射流立方定律,并研究了裂隙的力学性能和水力特性。进行了不同恒定法向压力和剪切速率下的高液压水头剪切渗流实验。发现峰值剪切强度随剪切速率的增加呈现先增大后减小的趋势。线性系数A和非线性系数B都随剪切位移先增大后减小,且减小后的稳定值小于剪切破坏前的值。但是系数B比系数A大5个数量级,变化幅度更大。临界雷诺数经剪切破坏后大于剪切破坏前的值,流态将变好。此外,剪切过程中的水力特性也表现出与力学性能相似的趋势。 展开更多

关键词 辐射流立方定律 线性系数 非线性系数 剪切速率 高液压水头 临界雷诺数

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冻融环境下水工碾压混凝土单轴动态抗压性能研究 被引量：3

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作者 孙超伟 陈兴周 +2 位作者 柴军瑞 卫田霖 马斌 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期83-94,共12页

为研究冻融循环和加载应变率对水工碾压混凝土抗压力学性能的影响,通过室内模拟碾压混凝土坝工程配合比和施工工艺制备碾压混凝土试件,开展不同冻融循环次数(0、25、50、75次)下的冻融试验和不同加载应变率(10^(-5)/s、10^(-4)/s、10^(-... 为研究冻融循环和加载应变率对水工碾压混凝土抗压力学性能的影响,通过室内模拟碾压混凝土坝工程配合比和施工工艺制备碾压混凝土试件,开展不同冻融循环次数(0、25、50、75次)下的冻融试验和不同加载应变率(10^(-5)/s、10^(-4)/s、10^(-3)/s、10^(-2)/s)下的单轴压缩试验,分析碾压混凝土冻融表观特征及加载破坏形态,研究冻融循环次数和加载应变率对抗压力学性能的影响规律;并基于多元回归分析方法,构建抗压强度、峰值应变、应力-应变曲线与冻融循环次数和加载应变率的相关关系。结果表明:碾压混凝土抗压强度与加载应变率呈线性增强关系,与冻融循环次数满足二次多项式的劣化关系;峰值应变与加载应变率满足二次多项式的降低关系,与冻融循环次数满足二次多项式的增长关系。通过全应力-应变拟合曲线与试验曲线的比较发现,在研究的应变率和冻融循环次数范围内,二者吻合较好。 展开更多

关键词 碾压混凝土 动力特性 冻融循环 加载应变率 全应力-应变曲线

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变温条件下胶粉改性沥青混凝土抗裂特性研究 被引量：6

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作者 付涵 柴军瑞 +2 位作者 许增光 耿凯强 王奕璇 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期53-62,共10页

为探究胶粉改性沥青混凝土在水利工程环境下的抗裂性能,本文基于小梁弯曲试验及全应力-应变曲线脆性指标,探究了变温条件下胶粉改性沥青混凝土的抗裂性能。结果表明:胶粉改性沥青抗裂性能最优时的配比为80M,掺量20%;低温条件下,胶粉改... 为探究胶粉改性沥青混凝土在水利工程环境下的抗裂性能,本文基于小梁弯曲试验及全应力-应变曲线脆性指标,探究了变温条件下胶粉改性沥青混凝土的抗裂性能。结果表明:胶粉改性沥青抗裂性能最优时的配比为80M,掺量20%;低温条件下,胶粉改性沥青混凝土的抗弯强度及峰值应变优于基质沥青混凝土;温度越低,沥青混凝土的脆性指标越大,试件越容易开裂;胶粉的加入降低了基质沥青混凝土的脆性指标,使其抗裂性能有所提升,同时改变了基质沥青混凝土在-10℃时的受力状态,其应力-应变曲线由脆性特征转变为塑性特征。本文研究有望为面板选材提供新思路。 展开更多

关键词 胶粉 水工沥青混凝土 变温 脆性指标

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热冲击作用对干热岩起裂压力与裂隙扩展形态的影响 被引量：2

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作者 刘帅 柴军瑞 +2 位作者 薛熠 白雪 张劲松 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2023年第4期1487-1496,共10页

在干热岩水力压裂中,低温水接触高温地热储层诱发热冲击会加速储层裂隙萌生与扩展,强化干热岩储层的压裂效果.本文提出了一种考虑热冲击效应的起裂压力预测公式,该模型将热应力作用和力学参数劣化作用耦合到起裂压力的计算中.建立了考... 在干热岩水力压裂中,低温水接触高温地热储层诱发热冲击会加速储层裂隙萌生与扩展,强化干热岩储层的压裂效果.本文提出了一种考虑热冲击效应的起裂压力预测公式,该模型将热应力作用和力学参数劣化作用耦合到起裂压力的计算中.建立了考虑热冲击效应的热-水-力-损伤耦合模型,开展Morris全局灵敏度分析,研究了不同岩石初始温度、弹性模量、均质性指数、初始渗透率对水压裂隙扩展形态的影响.结果表明,水压裂隙的起裂是热冲击导致的抗拉强度劣化、冷收缩产生的热应力和孔隙水压力三者的共同作用的结果.随着岩石初始温度的升高,热应力和抗拉强度劣化的贡献越大,表明热冲击效应随着温度的升高而变得更加强烈.弹性模量、泊松比、热膨胀系数和表面换热系数的增加会降低起裂压力.表面换热系数和热膨胀系数是干热岩水力压裂过程中起裂压力的灵敏参数,并且与其他参数的相互作用较强.在EGS项目选址时,选择初始温度较高、弹性模量较大、初始渗透率较大和均质性指数较小的干热岩储层,有利于构建更复杂的裂隙网络. 展开更多

关键词 干热岩 水力压裂 热冲击作用 起裂压力 裂隙扩展形态 Morris全局灵敏度分析

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节理峰值剪切强度公式修正研究 被引量：2

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作者 丁林楠 柴军瑞 +1 位作者 覃源 许增光 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期811-817,共7页

节理峰值剪切强度受节理表面形貌的直接影响。为了进一步研究节理形貌对于峰值剪切强度的作用机制,对已有公式进行总结,并在此基础上建立新的公式。根据已有文献的57组三维形貌直剪试验数据,将新公式对峰值剪切强度的预测值与已有文献... 节理峰值剪切强度受节理表面形貌的直接影响。为了进一步研究节理形貌对于峰值剪切强度的作用机制,对已有公式进行总结,并在此基础上建立新的公式。根据已有文献的57组三维形貌直剪试验数据,将新公式对峰值剪切强度的预测值与已有文献公式的预测值进行对比。结果表明,新公式的平均相对误差为11.6%,已有文献公式的平均相对误差分别为13.0%、19.3%、14.9%,新公式的预测精确度更高。 展开更多

关键词 岩石力学 节理 峰值剪切强度 三维形貌参数

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