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基于套外光纤监测的页岩油水平井压后产出效率评价
1
作者 万有余 林海 +7 位作者 周慰 刘震 江昊焱 谢贵琪 刘世铎 刘永 杨建轩 伍坤宇 《地质力学学报》 北大核心 2026年第1期213-226,共14页
柴达木盆地英雄岭地区页岩油资源丰富,水平井体积压裂是实现其高效开发的关键技术。能够更加精准地评价页岩油水平井体积压裂施工中的簇开启率和压后生产中的产出效率,基于光纤传感内在机理,深入探究套外光纤监测技术在页岩油压裂作业... 柴达木盆地英雄岭地区页岩油资源丰富,水平井体积压裂是实现其高效开发的关键技术。能够更加精准地评价页岩油水平井体积压裂施工中的簇开启率和压后生产中的产出效率,基于光纤传感内在机理,深入探究套外光纤监测技术在页岩油压裂作业及生产评价中的独特优势,并系统剖析该技术于柴达木盆地页岩油水平井体积压裂实践中的应用成效。套外光纤监测资料解释表明,相较于均匀射孔方式,采取坡度射孔方式可使压裂施工中簇开启率由62%提升至88%,增幅26%;压后产出效率由0.94m^(3)/段提升到3.20m^(3)/段,提升幅度为2.4倍。此外,将金属性可溶桥的压裂作业控制在入井后8小时内,使施工漏液量减少了7.43%。文章研究成果和认识,为柴达木盆地英雄岭页岩油水平井体积压裂的射孔方式优选及桥塞入井后施工时机的抉择提供了精准指引。 展开更多
关键词 柴达木盆地 英雄岭 页岩油 光纤 监测 射孔 坡度 产出效率
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岩石物性影响下切削齿破岩特征及动力学响应数值模拟研究
2
作者 张菲菲 杨馥源 +1 位作者 张聪 王建龙 《钻探工程》 2026年第2期47-56,共10页
随着我国对非常规地质能源勘探开发力度的持续加大,深层及复杂岩性地层的钻井作业日益频繁。在这一背景下,实现高效、经济、安全的钻井作业已成为行业关键课题,而钻探技术与装备的智能化、精准化提升则是其核心推动力。其中,切削齿作为... 随着我国对非常规地质能源勘探开发力度的持续加大,深层及复杂岩性地层的钻井作业日益频繁。在这一背景下,实现高效、经济、安全的钻井作业已成为行业关键课题,而钻探技术与装备的智能化、精准化提升则是其核心推动力。其中,切削齿作为钻头直接参与岩石破碎的核心单元,其与岩石之间的相互作用机制是影响钻头结构设计、钻进参数决策及整体钻进效率的关键因素。因此,本文聚焦PDC钻头切削齿的破岩过程,采用ABAQUS有限元软件,建立了二维PDC齿破岩过程数值模型,系统探究了岩石物理性质对破岩机理及切削齿动力学响应的影响。通过分别引入Drucker-Prager破坏准则与Cohesive单元模型,模拟了切削齿破岩过程中的岩石裂纹萌生、扩展及断裂行为。研究分析了在不同岩石物性、岩性条件下的切削力与振动加速度响应特征。结果表明,岩石抗压强度对切削力及振动响应影响最为显著,内摩擦角次之,弹性模量影响相对较小;针对岩石物性参数系统即不同岩性的平均切削力排序为花岗岩>砾岩>石灰岩>砂岩,且振动加速度与平均切削力呈正相关。该研究为基于钻头动态响应的岩石物理参数识别提供了理论依据,对非常规地质能源深部钻井的参数优化、地层岩性识别及智能钻井技术发展具有重要意义。 展开更多
关键词 PDC钻头 切削齿 数值模拟 动力学响应 切削力 振动加速度 岩性识别 智能钻井 非常规能源
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硬地层牙轮钻头破岩特性数值模拟研究
3
作者 赵子栋 宋永朋 +2 位作者 刘航铭 张所邦 许志新 《钻探工程》 2026年第1期59-65,共7页
针对硬地层钻进中牙轮钻头失效频发、寿命短等工程难题,本研究基于现场钻井数据,建立了钻头-岩石非线性接触动力学模型,采用Drucker‐Prager准则描述岩石弹塑性行为,通过有限元软件ABAQUS模拟三牙轮钻头在钻压与转速耦合作用下的破岩过... 针对硬地层钻进中牙轮钻头失效频发、寿命短等工程难题,本研究基于现场钻井数据,建立了钻头-岩石非线性接触动力学模型,采用Drucker‐Prager准则描述岩石弹塑性行为,通过有限元软件ABAQUS模拟三牙轮钻头在钻压与转速耦合作用下的破岩过程。结果表明:破岩以冲击和剪切为主,其所诱发的拉应力是岩石破坏的主导因素;钻头在破岩过程中存在显著的纵向与扭转振动,其导致的瞬时冲击是加速轮齿磨损和轴承失效的根本原因,该结论与现场失效案例基本一致。研究成果揭示了牙轮钻头在硬地层中的失效机理,并提出优选抗磨损钻头、加装减震器及优化钻进参数等建议,对提升深部硬地层钻进效率与降低工程成本具有重要的理论指导意义和实践应用价值。 展开更多
关键词 牙轮钻头 硬地层 岩石破碎 数值模拟 有限元法 动态特性 地热钻井
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巴拉水电站引水隧洞围岩变形参数研究
4
作者 邓波 黄鹏 +2 位作者 张长平 李秋娴 曹阳 《四川水力发电》 2026年第1期43-47,共5页
为精准确定巴拉水电站特大断面引水隧洞的围岩变形参数,保障工程安全并优化设计方案,本研究结合工程区具体地质条件,综合采用了岩石物理力学性质试验、现场岩体变形试验与声波测试等多种技术手段。通过对试验数据的系统分析,建立了岩体... 为精准确定巴拉水电站特大断面引水隧洞的围岩变形参数,保障工程安全并优化设计方案,本研究结合工程区具体地质条件,综合采用了岩石物理力学性质试验、现场岩体变形试验与声波测试等多种技术手段。通过对试验数据的系统分析,建立了岩体声波波速与变形模量之间的定量关系式,进而系统性确定了不同类别围岩的变形模量与单位弹抗系数等关键参数。研究结果表明:围岩质量越差,其松动圈厚度越大,岩体波速与变形模量则显著降低;所建立的波速-模量关系式相关性显著(R=0.90),验证了其可靠性。本研究最终提出了一套适用于该工程的围岩参数建议值,为引水隧洞围岩稳定性精准评价与支护结构优化设计提供了关键的科学依据,对类似工程具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 引水隧洞 围岩稳定性 变形模量 声波测试 单位弹抗系数
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高边坡抗滑桩有限元模拟方式及其布置优化探讨
5
作者 唐智钢 张书华 +3 位作者 王云峰 姚楚康 钟哲 陈博夫 《资源环境与工程》 2026年第1期42-48,共7页
抗滑桩是边坡加固常用的方式之一,采用合理的有限元模拟方式来考虑其施工扰动,有助于更好地分析桩体受力与边坡安全性,对其布置优化具有重要的应用价值。以西南地区某抽水蓄能电站下水库高边坡为例,探讨抗滑桩模拟方式对桩体受力与边坡... 抗滑桩是边坡加固常用的方式之一,采用合理的有限元模拟方式来考虑其施工扰动,有助于更好地分析桩体受力与边坡安全性,对其布置优化具有重要的应用价值。以西南地区某抽水蓄能电站下水库高边坡为例,探讨抗滑桩模拟方式对桩体受力与边坡稳定性的影响,并基于边坡变形规律对抗滑桩布置进行优化。计算结果表明,采用约束法、护壁法与置换法模拟抗滑桩时,桩体受力依次增大,且受桩体受力的影响,安全系数依次减小,但护壁法得到的桩体受力更符合实际情况。根据边坡失稳时的变形规律,搜索变形最大部位及其下部变形深度,能够快速有效地确定抗滑桩增设位置与深度。研究成果可为同类高边坡有限元分析及抗滑桩布置优化提供参考与借鉴。 展开更多
关键词 高边坡 有限元 抗滑桩 安全系数 优化方法
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热流化力多场耦合结晶岩力学性质劣化机制探究
6
作者 张桁宇 王李昌 《石油科学通报》 2026年第1期66-85,共20页
结晶岩层常见于深地钻探的深部阶段,其在热流化力多场耦合作用下产生的力学性质劣化,对井壁稳定性及作业安全与效率产生了显著影响。阐述了深地钻探现状及其井下环境条件,分析了结晶岩的力学特征。在此基础上,进一步梳理了深地钻探过程... 结晶岩层常见于深地钻探的深部阶段,其在热流化力多场耦合作用下产生的力学性质劣化,对井壁稳定性及作业安全与效率产生了显著影响。阐述了深地钻探现状及其井下环境条件,分析了结晶岩的力学特征。在此基础上,进一步梳理了深地钻探过程中热场、渗流场、化学场及应力场等单场因素的作用机制,以及更为复杂的多场因素耦合作用对结晶岩力学性质的影响路径。重点总结了典型结晶岩(花岗岩、片麻岩)在热冲击、渗流入侵、化学腐蚀及应力扰动作用下的微观结构演化规律与宏观力学响应行为,归纳了强度、断裂韧度、弹性模量等关键力学参数的劣化特征,对比了花岗岩与片麻岩的劣化机理。明确了深地钻探中,高温可诱发结晶岩内部产生微裂纹并促使其扩展,流体的侵入加剧矿物的溶解与次生矿物沉淀,应力重分布进一步促进裂隙贯通与宏观破坏面的形成,多场协同推动岩石由脆性向延性转变。现有理论在多场耦合机理、结晶岩岩类覆盖以及真实钻井液长期作用效应等方面存在不足。未来研究亟需加强热流化力全耦合实验与模拟,构建能够精确描述跨尺度损伤过程的“热流化力全耦合数值模型”与融合实时钻井数据的“数字孪生井筒模型”,并提出聚焦于多场耦合机理的“井壁稳定性主动控制策略”。最终在多尺度、多场耦合框架下,形成适用于深地环境的结晶岩井壁稳定评价与劣化控制方法,为多场耦合环境下结晶岩力学行为的深入认识及深地钻探安全高效实施提供坚实的理论支撑。 展开更多
关键词 深地钻探 热流化力耦合 结晶岩 力学劣化 井壁稳定
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深部地质岩心饼化现象及形成机理
7
作者 徐克全 李海波 毕叶岚 《山东国土资源》 2026年第2期50-58,共9页
在深部高应力地层钻孔取心过程中,岩心因扰动和应力释放效应而表现出显著的饼化破坏特征。本文以四川盆地深达1800 m的三叠纪地层钻探样本为研究对象,通过宏观观察与微观分析相结合的方法,系统揭示了浅部与深部围岩岩心饼化现象的差异... 在深部高应力地层钻孔取心过程中,岩心因扰动和应力释放效应而表现出显著的饼化破坏特征。本文以四川盆地深达1800 m的三叠纪地层钻探样本为研究对象,通过宏观观察与微观分析相结合的方法,系统揭示了浅部与深部围岩岩心饼化现象的差异及其形成机理。研究发现,浅部岩心的非均匀饼化特征由钻孔爆破扰动引发的随机损伤效应主导,而深部岩心的均匀薄饼化则反映了原位地应力释放的内在作用。此外,钻孔直径和岩心晶粒特性对饼化现象具有显著影响,大直径钻孔与粗晶粒岩心更易形成较厚的饼化岩心。通过数值模拟交叉试验量化分析,揭示了水平与垂直应力对裂隙扩展及能量演化的不同作用,进一步验证了饼化现象与原位应力条件的紧密关联。研究发现:水平应力对裂隙扩展的促进作用显著,而垂直应力对饼化现象具有一定的抑制作用。本研究从宏观破坏形貌到微观机理阐释了岩心饼化现象及其应力特征,为深部地质钻探与资源开发工程及技术优化提供参考。 展开更多
关键词 地质钻探 岩心饼化 力学机理 能量演化
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激光诱导冲击波破岩的动态损伤数值模拟研究
8
作者 许月琳 覃恩伟 +1 位作者 李巍 王英 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第11期113-119,共7页
【目的】针对传统激光热裂破岩技术能耗高、损伤深度有限的问题,提出一种基于短脉冲激光诱导高压等离子体冲击波的机械破岩新方法,以实现破岩机制从热力学主导向动力学主导的转变。【方法和结果】基于Abaqus/Explicit显式动力学框架,构... 【目的】针对传统激光热裂破岩技术能耗高、损伤深度有限的问题,提出一种基于短脉冲激光诱导高压等离子体冲击波的机械破岩新方法,以实现破岩机制从热力学主导向动力学主导的转变。【方法和结果】基于Abaqus/Explicit显式动力学框架,构建纳秒级激光冲击波与岩石相互作用的有限元模型,并利用VDLOAD用户子程序实现冲击波压力在时空域上的精确加载。通过典型参数组合(峰值压力3 GPa、脉冲时间20 ns、光斑直径4 mm),系统模拟并揭示激光冲击波在岩石中传播的动力学行为及动态损伤的两阶段机制:冲击波加载阶段,在岩石表层产生瞬时高应力(Mises应力达2706 MPa);应力波传播阶段,在岩石内部反射、叠加,形成累积损伤并导致材料剥落。进一步设计多组对照仿真,系统调节峰值压力(1~5 GPa)、脉冲时间(20~200 ns)与光斑直径(2~6 mm),以损伤体积为指标分析参数敏感性。结果表明:(1)在典型参数下,单次激光冲击可形成表面直径4.3 mm、深度5.8 mm的近似圆锥形损伤区,损伤体积达27.8 mm^(3);(2)参数敏感性分析显示,峰值压力对损伤体积影响有限(增幅<5.5%),而脉冲时间与光斑尺寸具有显著影响,是破岩效率的主导因素。【结论】激光冲击波破岩的效率核心在于应力波能量的时空分布与控制,通过协同优化脉冲宽度与光斑尺寸,可在相近单脉冲能量的前提下,有效调控岩石损伤,实现低能耗、高效率破岩,为深部硬岩资源开发提供新路径。 展开更多
关键词 脉冲激光冲击 岩石 动态损伤 显式动力学
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水化-温度协同作用对龙马溪组深层页岩声波传播特性及力学强度影响实验研究 被引量：1
9
作者 任建飞 雷刚 +3 位作者 刘向君 卢春华 熊健 梁利喜 《钻探工程》 2025年第1期68-77,共10页
深层页岩具有高水敏性及高温特性,水化-温度协同效应对泥页岩物理及力学性质存在较大影响。以四川盆地龙马溪组深层页岩为研究对象,基于XRD衍射、扫描电镜、水化-温度协同浸泡、超声波及室内力学压缩等实验获取了页岩在不同温度条件下... 深层页岩具有高水敏性及高温特性,水化-温度协同效应对泥页岩物理及力学性质存在较大影响。以四川盆地龙马溪组深层页岩为研究对象,基于XRD衍射、扫描电镜、水化-温度协同浸泡、超声波及室内力学压缩等实验获取了页岩在不同温度条件下浸泡后的裂缝参数、声波参数和力学参数。研究结果显示:在常温(24℃)及高温(120℃)环境下,随浸泡时间增加,声波能量产生衰减,高温环境下纵、横速度下降幅度分别是常温环境下的1.41倍和1.71倍;水化作用导致岩样裂缝参数产生变化并具有阶段性,声波衰减系数及水化结构损伤系数在水化初期、中期、末期,分别呈现快速增加、缓慢增加和趋于稳定的趋势,高温环境下声波衰减系数及水化损伤系数分别是在常温环境下的1.72和2.98倍;浸泡后页岩力学参数出现劣化,岩样抗压强度、弹性模量、内摩擦角及粘聚力呈阶段式下降,高温环境下页岩力学参数降幅分别是常温环境下对应力学参数降幅的1.24、1.42、2.06和1.39倍。研究结论可为优化深层页岩水平井钻井地质设计及调整钻井液密度提供一定理论依据。 展开更多
关键词 深层页岩 水化-温度协同作用 声波参数 损伤特性 力学参数 龙马溪组
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基于最小二乘的量化评估页岩气压裂改造效果方法
10
作者 邓才 孙可心 +1 位作者 文欢 胡朝浪 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第4期103-111,共9页
在页岩气压裂改造过程中,水平井分段多簇压裂技术是实现页岩气高效开发的关键技术之一,但这项技术缺乏低成本、可量化的评价方法。页岩气压裂改造效果的好坏通常通过井下射孔的有效开启个数来判断,有效孔眼开启得多,则压裂改造效果好,... 在页岩气压裂改造过程中,水平井分段多簇压裂技术是实现页岩气高效开发的关键技术之一,但这项技术缺乏低成本、可量化的评价方法。页岩气压裂改造效果的好坏通常通过井下射孔的有效开启个数来判断,有效孔眼开启得多,则压裂改造效果好,反之则差。针对目前页岩气压裂改造技术评估的瓶颈,本文设计一种基于非线性最小二乘的量化评估模型,该模型结合井下各项摩阻理论与孔眼扩展方程,实现了有效开启射孔数的高效计算。首先,根据压裂过程中阶梯降排量测试中的总摩阻(井筒摩阻、孔眼摩阻、近井摩阻之和)与压裂液排量的对应关系,构造了页岩气摩阻拟合的非线性最小二乘目标函数,从而拟合出各项摩阻系数,尤其是孔眼摩阻系数;然后,结合孔眼摩阻方程和孔眼扩展方程,创建了射孔有效开启孔数和磨蚀后射孔平均直径的计算模型;最后,将该模型应用于工业生产,根据有效开启射孔数和磨蚀后射孔平均直径的计算结果,得到该井段水平井分段多簇压裂改造的实施效果评估依据。在摩阻拟合方面,相比原有模型,本文模型具有可区分所有拟合参数的优点,并且添加了符合工程实际的约束条件,使得拟合结果符合工程需求。所提出的评估方法具有数学理论完备的优点,且实施成本低、效率高,可作为评价压裂改造的新方法。 展开更多
关键词 页岩气开采 水平井分段多簇压裂 摩阻拟合 非线性最小二乘 有效开启孔数
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水平定向钻进破岩数值仿真及力学特性分析
11
作者 韩添阳 王义红 +3 位作者 常喜顺 王朝阳 赵权 贺鑫 《钻探工程》 2025年第3期37-46,共10页
水平定向钻进技术在城市地下空间开发、资源勘探等领域具有广阔的应用前景,但其破岩过程复杂,研究水平定向钻进过程的动态特性及参数响应规律十分重要。本文以PDC钻头和牙轮钻头为研究对象,基于ABAQUS建立了水平定向钻进地层的三维有限... 水平定向钻进技术在城市地下空间开发、资源勘探等领域具有广阔的应用前景,但其破岩过程复杂,研究水平定向钻进过程的动态特性及参数响应规律十分重要。本文以PDC钻头和牙轮钻头为研究对象,基于ABAQUS建立了水平定向钻进地层的三维有限元仿真模型,模拟了钻头在钻进过程中岩体的变形、破坏和钻头的受力情况,得到了钻头的反力和扭矩的响应曲线,并分析两种钻头破岩动态特性的差异。通过参数化仿真,研究了不同钻进参数和岩石力学参数对钻头破岩动力学特性的影响规律。基于响应面分析法建立了钻头反力和扭矩的多元参数回归预测模型,从而得出两种钻头的钻速预测方程,并验证了该方程具有较高的精确性,为优化钻进参数、提高钻进效率提供了理论依据。 展开更多
关键词 水平定向钻进 破岩过程 钻速方程 PDC钻头 牙轮钻头
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合肥地区基于风险普查标准钻孔的土动力学参数初步研究
12
作者 纪星星 阮杰 +1 位作者 刘浩 罗祎浩 《贵州地质》 2025年第1期100-109,共10页
贵州合肥位于上扬子地块的黔北隆起区,毗邻川中盆缘过渡带,具有典型远震效应敏感地质特征。本研究基于区域地震灾害风险普查标准钻孔数据,系统分析了不同埋深条件下典型土体动力参数的变化特征。研究结果显示:区域内粘性土层以含碎屑粘... 贵州合肥位于上扬子地块的黔北隆起区,毗邻川中盆缘过渡带,具有典型远震效应敏感地质特征。本研究基于区域地震灾害风险普查标准钻孔数据,系统分析了不同埋深条件下典型土体动力参数的变化特征。研究结果显示:区域内粘性土层以含碎屑粘土和均质粘土为主,其动剪切模量比与埋深呈显著正相关关系,而阻尼比参数在垂直方向上未呈现明显规律性分布。值得注意的是,大应变条件下粘土实测阻尼比普遍低于现行规范建议值,采用规范、推荐参数可能造成场地地震动峰值加速度低估,直接影响工程抗震设计安全储备。通过建立区域性统计模型计算的地震动参数与实测数据吻合度高,表明该统计值可为黔北地区地震危险性区划及重大工程场地地震安全性评价提供科学依据。 展开更多
关键词 合肥地区 地震风险普查 土动力学参数 动剪切模量比 阻尼比
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深部含层理弱面储层井壁失稳力学研究进展 被引量：2
13
作者 王柏辉 赵龙飞 +3 位作者 尹武兵 刘世畅 辛俊杰 朱玉锋 《钻探工程》 2025年第1期4-15,共12页
深部储层油气藏资源储量丰富,由于复杂的地质因素、工程因素制约着深部油气藏安全高效开采。井壁失稳导致的卡钻、井塌、井漏等一系列问题给钻井工程造成巨大损失。本文在分析井壁失稳力学机理上,着重论述力学及其多场耦合下对井壁失稳... 深部储层油气藏资源储量丰富,由于复杂的地质因素、工程因素制约着深部油气藏安全高效开采。井壁失稳导致的卡钻、井塌、井漏等一系列问题给钻井工程造成巨大损失。本文在分析井壁失稳力学机理上,着重论述力学及其多场耦合下对井壁失稳影响机制,最后提出促进深部含层理弱面钻井理论技术的建议。研究发现:层理弱面发育、高温高压环境、地层倾角改变、岩石水化作用等因素是导致岩石力学强度弱化、深部储层井壁失稳的主要影响因素。不同倾角下的岩石力学强度存在巨大差异,含层理弱面岩石更容易发生水化膨胀,需合理优化钻井工程参数以及钻井液密度。本文较为系统地对井壁岩石力学及相关方面的研究进行了归纳,可深入了解深部储层井壁稳定性力学影响机制,为实际生产与工程实际提供参考。 展开更多
关键词 井壁稳定性 层理弱面 力学特性 井壁失稳 深部油气藏
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兴化碳酸盐岩热储水力裂缝起裂扩展规律研究
14
作者 谭治宇 付国强 +2 位作者 白天宇 肖凡 吴晓格 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期687-695,共9页
为揭示在热-流-固-损(THMD)多场耦合作用下,增强型地热系统(EGS)中碳酸盐岩型热储水力压裂机制与扩展规律,选取江苏省兴化地区碳酸盐岩为研究对象,通过室内岩石物理力学实验获取其关键参数。以此为基础,构建多场耦合数值模型,开展高温... 为揭示在热-流-固-损(THMD)多场耦合作用下,增强型地热系统(EGS)中碳酸盐岩型热储水力压裂机制与扩展规律,选取江苏省兴化地区碳酸盐岩为研究对象,通过室内岩石物理力学实验获取其关键参数。以此为基础,构建多场耦合数值模型,开展高温高压真三轴水力压裂实验,验证模型的有效性,并利用该模型进行参数的敏感性分析。研究结果表明:高温显著降低岩石破裂压力,并促进裂缝萌生与扩展;增大围压可抑制裂缝延伸,但引起破裂压力激增;减小水平应力差有利于复杂缝网的形成;高注入流速可使主裂缝长度增加,但易引发破裂压力骤升。研究结论为兴化地区压裂参数优化及干热岩开发提供依据。 展开更多
关键词 干热岩 碳酸盐岩 水力压裂 岩石损伤 热-流-固-损耦合
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城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制 被引量：121
15
作者 张成平 张顶立 +2 位作者 王梦恕 李倩倩 刘胜春 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期303-309,共7页
基于国内城市隧道施工过程中地面塌陷事故频发的现状,结合地面塌陷事故案例,对城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制技术进行了研究。通过对北京地铁隧道施工诱发的44起安全事故统计发现:地面塌陷事故共16起,占全部事故的36%,所... 基于国内城市隧道施工过程中地面塌陷事故频发的现状,结合地面塌陷事故案例,对城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制技术进行了研究。通过对北京地铁隧道施工诱发的44起安全事故统计发现:地面塌陷事故共16起,占全部事故的36%,所占比例较高;通过对国内城市隧道施工引起的29起地面塌陷事故统计发现:管线渗漏和不良地质体是诱发地面塌陷的主要因素,两者诱发的事故合计比例高达69%,因此也是地面塌陷防控的关键性因素。根据案例统计分析结果,将地面塌陷的形成方式划分为3种类型,分别为:隧道施工直接导致上覆地层失稳破坏形成的地面塌陷,隧道施工导致地层中不良地质体破坏而形成的地面塌陷,以及隧道施工导致管线渗漏水恶化而引发的地面塌陷。采用理论分析和数值模拟揭示了城市隧道施工诱发地面塌陷的灾变机制及其演化规律,在此基础上提出了城市隧道施工过程中地面塌陷的控制技术。 展开更多
关键词 城市隧道施工 地面塌陷 安全事故 灾变机制 统计分析
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隧道围岩挤压变形问题探究 被引量：62
16
作者 王成虎 沙鹏 +2 位作者 胡元芳 李苍松 郭啟良 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期143-147,共5页
隧道围岩大变形是目前公路、铁路隧道建设中遇到的重要科学问题。工程实践中,隧道围岩大变形主要是由于围岩遭受剪切破坏而产生了流变而导致的,部分隧道的围岩大变形是由于围岩成分中的亲水矿物遇水发生水化学反应而发生体积膨胀产生的... 隧道围岩大变形是目前公路、铁路隧道建设中遇到的重要科学问题。工程实践中,隧道围岩大变形主要是由于围岩遭受剪切破坏而产生了流变而导致的,部分隧道的围岩大变形是由于围岩成分中的亲水矿物遇水发生水化学反应而发生体积膨胀产生的,故隧道围岩大变形可以分为应力型、材料性和结构型3类。通过全面分析前人的研究成果,可以将隧道围岩相对变形3%作为划分隧道内是否发生大变形的定量评价指标。而对于应力型围岩大变形,Hoek提出的隧道围岩径向变形和掌子面变形预测公式较好地预测了施工现场的围岩变形量,其现实意义较为明显,但需要针对不同的工程条件调整原地应力的估算公式或者考虑围岩二次应力场的赋存状态。对于材料型和结构型围岩大变形的变形量预测,目前仍然是一块研究的空白区,需要进一步开展相关工作。 展开更多
关键词 围岩 大变形 挤压变形 强度应力比 膨胀性围岩
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密度和干湿循环对黄土土-水特征曲线的影响 被引量：82
17
作者 刘奉银 张昭 +2 位作者 周冬 赵旭光 朱良 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期132-136,142,共6页
土-水特征曲线在非饱和土力学中扮演着重要的角色。影响非饱和土土-水特征曲线的因素很多,如初始密度、干湿循环、荷载等。利用GCTS土-水特征曲线仪,主要测定了不同初始干密度的重塑非饱和黄土试样的减湿土-水特征曲线,选取合理的土-水... 土-水特征曲线在非饱和土力学中扮演着重要的角色。影响非饱和土土-水特征曲线的因素很多,如初始密度、干湿循环、荷载等。利用GCTS土-水特征曲线仪,主要测定了不同初始干密度的重塑非饱和黄土试样的减湿土-水特征曲线,选取合理的土-水特征曲线模型进行数据拟合,通过分析模型拟合参数来研究初始干密度对非饱和黄土土-水特征曲线的影响;并对给定初始干密度的试样进行了2次干湿循环试验,测定相应的减—增湿土-水特征曲线,通过对比干湿循环曲线上体积含水率的差异,提出了"滞回度"的概念,初步研究了黄土土-水特征曲线在干湿循环下的滞回特性规律。这些成果将为研究应力作用下的土-水特征曲线模型以及考虑干湿循环的力-水耦合本构模型发挥重要作用。 展开更多
关键词 非饱和土 土-水特征曲线 初始密度 干湿循环
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基于Bayes判别分析方法的地下工程岩爆发生及烈度分级预测 被引量：66
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作者 宫凤强 李夕兵 张伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期370-377,387,共9页
在岩爆发生和烈度分级预测的距离判别分析模型的基础上,结合地下工程岩爆的特点和Bayes判别分析理论,提出了地下工程岩爆发生及烈度分级预测的Bayes判别分析方法。综合分析影响岩爆主要因素,选取最大切向应力σθ、岩石抗压强度σc、岩... 在岩爆发生和烈度分级预测的距离判别分析模型的基础上,结合地下工程岩爆的特点和Bayes判别分析理论,提出了地下工程岩爆发生及烈度分级预测的Bayes判别分析方法。综合分析影响岩爆主要因素,选取最大切向应力σθ、岩石抗压强度σc、岩石抗拉强度σt和弹性能量指数Wet作为判别因子建立岩爆预测的Bayes判别分析模型,并利用回代估计法对误判概率进行估计。利用国内外一些重大深部地下工程实例作为学习的样本进行训练建模,经过训练后的模型回判估计的误判率为0。利用该模型对国内3处典型的隧道岩爆情况进行预测,结果与实际情况符合得很好。研究结果表明,Bayes判别模型在岩爆发生可能性及烈度分级预测中具有良好的适用性和有效性。 展开更多
关键词 地下工程 岩爆 Bayes判别 距离判别 隧道 矿山
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青藏铁路路桥过渡段沉降变形影响因素分析 被引量：43
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作者 牛富俊 林战举 +1 位作者 鲁嘉濠 刘华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期372-377,共6页
青藏铁路于2006年7月1日建成通车,已运行5年。总体上铁路路基是稳定的,但由于铁路建设在以高温高含冰量为特征的多年冻土之上,冻土的微小变化会诱发路基病害的发生,其中路桥过渡段沉降变形是比较典型,也是最为普遍的一类路基病害。通过... 青藏铁路于2006年7月1日建成通车,已运行5年。总体上铁路路基是稳定的,但由于铁路建设在以高温高含冰量为特征的多年冻土之上,冻土的微小变化会诱发路基病害的发生,其中路桥过渡段沉降变形是比较典型,也是最为普遍的一类路基病害。通过对青藏铁路西大滩至尺曲谷地164座桥梁路桥过渡段沉降病害调查及相关因素分析。过渡段路基沉降与桥走向的南北端、路基坡向、路基高度、多年冻土类型(含冰量)、地温、路基结构以及地质条件等因素相关。桥北端平均沉降量大于南端,阳坡大于阴坡;沉降量随着路基高度呈对数趋势增加;富冰、饱冰等高含冰量冻土区沉降明显高于多冰、少冰地段,高温多年冻土区沉降量高于低温多年冻土区;路基结构对过渡段沉降也有一定的响应性,表现为特殊结构路基沉降较小;粉土、粉质黏土等细颗粒地层段沉降量比砾石土等其他岩性地段大。通过相关性分析表明,过渡段路基沉降与坡向相关系数最大,为0.234,其次为与路基填土高度,为0.213,与桥南北端、路基结构、冻土含冰量也呈正相关关系;与地温的负相关性比较显著,为-0.210,其次与地质条件呈现出负相关性。 展开更多
关键词 青藏铁路 路桥过渡段 路基沉降 多年冻土 相关性分析
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采用分数阶导数描述软黏土蠕变的模型 被引量：64
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作者 何利军 孔令伟 +2 位作者 吴文军 张先伟 蔡羽 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期239-243,249,共6页
按遗传流变理论来推导软黏土的蠕变模型,提出了一种新的蠕变核函数形式的选取方法,即用修正Burgers模型的导数形式作为蠕变核函数,随着参数取值的不同,该经验模型能模拟蠕变发展到不同阶段的蠕变曲线,探讨了该模型能精确描述软黏土的蠕... 按遗传流变理论来推导软黏土的蠕变模型,提出了一种新的蠕变核函数形式的选取方法,即用修正Burgers模型的导数形式作为蠕变核函数,随着参数取值的不同,该经验模型能模拟蠕变发展到不同阶段的蠕变曲线,探讨了该模型能精确描述软黏土的蠕变变形的原因,模型具有参数少、物理意义明确,适用性强的特点,能有效地描述湛江软黏土的蠕变特性。该研究内容也是对分数阶微积分进行应用研究的一种新的尝试。 展开更多
关键词 遗传流变理论 核函数 分数阶微积分 蠕变模型
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