夹层对水平盐穴应力和破损的影响EI北大核心CSCD

从体积方面考虑水平盐穴适合于我国较薄的层状盐岩,但它有可能与夹层相交。为分析夹层对水平盐穴应力和破损的影响,建立一种含夹层水平盐穴的模型。基于夹层单元受力平衡和界面上荷载传递机制,推导出界面和夹层的应力解析解。并将应力公式与莫尔–库仑准则相结合,对界面滑移和围岩塑性区进行分析。研究表明:界面剪应力与盐岩夹层的相对位移成正比;盐穴附近界面剪应力最大,该处最易发生界面滑移,并且界面剪应力随夹层弹性模量和夹层厚度增大;夹层的平衡方程表明夹层径向应力的导数与界面剪应力有关,而界面剪应力的方向在中性点发生改变,所以夹层径向应力先减小再增大;主应力σ_1和σ_3分别为切向应力和径向应力,夹层切向应力和盐岩相等,而夹层径向应力小于盐岩,所以夹层塑性区的范围大于盐岩。     

泥岩夹层对盐岩变形和破损特征的影响分析

针对我国大多数盐矿的多层盐岩地质构造特征，对含泥岩夹层盐岩、纯泥岩和纯盐岩3种岩芯试样进行单轴压缩和不同围压下三轴压缩试验研究，对比分析3种试样的变形和破坏特性。试验结果表明：泥岩夹层对盐岩体的变形和破坏特性有明显的影响，强度高于盐岩的泥岩夹层却先于盐岩出现横向拉伸破坏；此外还观察到应力-应变曲线的“应力跌落”现象。针对试验结果，利用Cosserat介质扩展理论对泥岩夹层的影响进行理论分析。分析结果表明，泥岩和盐岩力学特性上的不匹配导致二者界面附近泥岩体等效受到横向拉伸应力作用，这很好地解释试验结果，这一分析结果可对进一步进行层状盐岩体内油（气）储库洞室稳定性分析提供理论基础。     

盐穴储气库夹层破坏机理研究

基于金坛储气库多夹层盐岩水溶造腔工程实际,应用圆环形薄板小挠度弯曲理论建立了夹层力学模型,根据求解结果得到了夹层剖面内各应力分量的分布特征,并对夹层破坏机理进行了分析,实例计算结果表明:夹层最大剪应力发生在夹层根端的中面上,而最大正应力发生在夹层根端的上下底面上。当最大剪应力首先达到极限值时,将在夹层根端发生剪切破坏,当最大正应力首先达到极限值时,将在夹层根端发生拉伸破坏。研究成果为含夹层盐穴储气库水溶造腔过程中夹层的坍塌预测提供了理论依据,给出了一种夹层坍塌计算的有效方法。     

应力水平及加载路径对盐岩时效的影响

通过对单轴、三轴盐岩变应力路径的应力松弛与蠕变试验结果分析 ,研究了应力状态及加载路径对盐岩时间相关性特征的影响。分析结果表明 :盐岩稳态蠕变率仅是应力状态的函数而与加载历史无关 ,初始蠕变极限可以表示成稳态蠕变率的线性函数     

盐冻对钢筋混凝土黏结应力分布特性的影响

试验研究了盐冻融循环作用对钢筋与混凝土间黏结应力分布特性的影响。通过快速冻融循环试验,对7组共21个试件分别进行了0、15、30、45、60、70、80次的盐冻融循环作用,采用中心拉拔试验,通过对试件中钢筋内贴应变片数据的采集,测得黏结区段内钢筋的应变值,基于数值计算得到不同冻融次数作用后相应区段内钢筋混凝土间的黏结应力分布。结果表明:随着盐冻次数的增加,钢筋混凝土间的黏结应力传递速率逐渐减慢;随着盐冻循环作用次数的增加,黏结应力分布形式发生改变,应力峰值由加载端逐渐向自由端移动;盐冻作用使混凝土中变形钢筋肋的楔作用逐渐退化,随冻融损伤程度增加,变形钢筋与混凝土间的黏结性能趋于向光圆钢筋与混凝土间的黏结作用转变。     

盐穴储气库技术的发展和应用

经过逾10 a的研究与实践,形成了选址和评价、老腔改造、造腔、注采运行监测等一系列特色技术。介绍高精度三维地震解释、含盐地层岩性识别和层次分析法技术,井筒改造和形状改造技术,造腔优化设计、造腔过程监控、夹层处理和天然气回溶腔体修复技术,腔体变形监测、腔体泄漏监测、腔体垮塌及裂缝监测、地面沉降监测、温度、压力和流量监测技术。列举盐穴储气库在气源保供中的应用实例。     

爆破作用下层状盐穴难溶夹层垮塌效应解析分析

层状盐穴储库难溶夹层在自然条件下的垮塌具有不可控性,给水溶建腔和储库运营带来了诸多安全隐患,通过控制爆破可以促使难溶夹层可控垮塌,加快建腔速度。为分析难溶夹层的垮塌效应,在弹性力学理论基础上,分别建立夹层中间和板面装药2种情况的力学简化计算模型,推导难溶夹层板在爆破作用下的应力分量表达式。同时对爆破作用下夹层垮塌效应进行分析,根据材料的强度破坏准则,得到2种装药情况下夹层破坏的范围。针对某工程实例,应用推导的公式对爆破作用下夹层垮塌进行理论计算分析,结果表明:夹层中间装药时,不耦合系数从1.0变化到2.0,粉碎区半径为2~4倍钻孔半径,破裂区半径为6~9倍钻孔半径;夹层板面装药时,夹层下部的破坏范围比上部大,且夹层上边缘会发生受拉破坏。     

软弱泥岩夹层对层状盐岩体力学特性影响研究

我国岩盐矿床具有夹层多的特点,夹层对岩盐矿床开采和油气储库建造及稳定性均有极为不利的影响.泥岩是软弱夹层的主要组成部分,含软弱夹层的层状岩盐试件很难完整取得,在实验室进行了模拟软弱夹层对层状岩盐体力学特性影响的研究,实验发现泥岩试件随强度的提高,相应弹性模量也逐步增强,但体现横向变形能力的泊松比变化不大;含泥岩夹层岩盐试件的强度接近于泥岩,而泥岩的强度仅为纯岩盐的20一47%,说明软弱夹层对层状岩盐体的强度起决定作用.通过对层状岩盐进行应力一应变分析,得出泥岩夹层和岩盐的不同破坏方式是由于夹层附近的岩体拉压应力的相互转换造成的,同时分析了造成反复应力的原因.实验结果与层状岩体变形破坏的理论解释相一致,验证了理论的科学性,同时也获得了层状盐岩体的力学特性与软弱夹层特性的相关关系.对我国层状盐岩体油气储库建造具有指导意义和参考价值.     

不同应力水平对混凝土徐变性能的影响

为了研究不同应力水平对混凝土徐变性能的影响,通过对2组应力水平分别为0. 2fc和0. 4fc(fc为混凝土轴心抗压强度)的混凝土试件进行轴压试验,研究了混凝土徐变与应力水平的关系。基于试验得到的混凝土徐变系数曲线,提出了考虑损伤演变的混凝土徐变计算方法;通过数值模拟研究了轴心受压混凝土构件在线性徐变模型和非线性徐变模型下300 d内的位移变化。结果表明:在低应力0. 2fc下,线性徐变模型与非线性徐变模型计算值接近;临界应力0. 4fc下,非线性模型与考虑混凝土损伤的方法计算值接近,线性徐变模型计算值低于非线性徐变模型计算值;在高应力0. 5fc、0. 6fc和0. 7fc下,非线性徐变模型计算值高于线性徐变模型计算值,最大差值可达163%。     

应变速率和应力水平对CA砂浆动态抗压性能的影响

为了研究应变速率和应力水平对中国铁路轨道系统(CRTS)Ⅰ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)动态抗压强度、弹性模量和临界应变的影响规律,对0%,30%,60%和90%应力水平下的CA砂浆试件进行了应变速率为1×10-5~1×10-2s-1的单轴压缩试验.结果表明:应变速率和应力水平对CA砂浆的动态抗压性能影响显著;随着应变速率的增加,CA砂浆的动态抗压强度显著提高;随着应力水平的增大,CA砂浆的动态抗压强度明显降低,最大降低幅度为6.78%;CA砂浆的弹性模量随着应变速率和应力水平的增加呈增大趋势;CA砂浆的临界应变随应变速率的增加而增大,但随应力水平的增大而减小,且应变速率对临界应变的影响大于应力水平对临界应变的影响.     

软弱夹层对深基坑水平位移影响的数值模拟分析

以某深基坑支护工程为背景,研究了软弱夹层对基坑水平位移的影响。利用有限元分析软件PLAXIS 2D和M C土体本构模型对该工程排桩预应力锚杆支护段进行数值模拟。对比分析了软弱夹层的黏聚力、内摩擦角、厚度、埋置深度对基坑水平位移的影响,得到了这些因素对基坑水平位移的影响规律。结果表明:软弱夹层的存在对基坑水平位移有较大影响;内摩擦角对基坑水平位移的影响比黏聚力更加明显;黏聚力和内摩擦角同时变化引起基坑水平位移的变化大于单一参数变化引起的基坑水平位移变化之和;基坑水平位移随软弱夹层厚度的增大而增大;随着埋置深度的增大,基坑水平位移呈现先增大后减小的趋势。     

混凝土压应力水平对超声声速的影响研究

为研究混凝土压应力水平对超声声速的影响,考虑了混凝土强度等级及龄期两种因素,制作了C20、C30、C35、C40、C45五种强度的混凝土标准立方体试块。在龄期为7、14、21、28、35d时,分别对试块进行不同受压状态下的超声检测试验。结果表明：混凝土在受压状态下超声声速随压应力增加呈分段线性减小趋势。根据应力-声速曲线变化规律,提出了三拐点四线性段假定,建立了混凝土受压状态下应力-声速理论模型;该模型可以将压应力状态下混凝土结构超声检测得到的超声声速修正为无应力状态下的超声声速。经试验验证,该模型误差较小。该研究结果揭示了混凝土受压状态下的超声传播特性,为拓展超声检测范围和提高超声检测评定结果精度提供了参考依据。     

应力水平对矿物掺合料混凝土氯离子渗透性的影响

矿物掺合料混凝土作为一种高性能混凝土,逐渐成为恶劣环境下钢筋混凝土结构的首选材料,其耐久性能对整个结构的使用寿命至关重要。考虑服役于近海、盐碱、除冰盐环境下的桥梁结构,遭受氯离子侵蚀和循环荷载的共同作用,开展了不同应力水平下矿物掺合料混凝土氯离子渗透性的试验研究。研究结果表明:应力水平越大,混凝土渗透性越好,氯离子更易侵入;侵蚀深度增加,氯离子浓度减小、扩散系数增大;侵蚀时间增长,氯离子浓度增加、扩散系数降低。     

初始水平主应力对应力阴影效应的影响研究

介绍应力阴影的概念及其理论模型,结合颗粒流流固耦合计算原理构建模型,模拟并分析单一水力裂缝周围因应力阴影效应产生的诱导应力的分布情况,分析表明应力阴影主要表现为最小水平主应力的增大,且其对水力裂缝压裂效益具有两面性。利用建立的数值模型,进一步分析在不同初始水平主应力下,应力阴影效应对水力裂缝扩展方向的影响,结果表明:初始水平主应力比越大,应力阴影效应产生的诱导压力越大,不利于新裂缝的开裂及发育;当初始裂缝内液压接近或大于最大初始水平主应力时,注水孔压裂水力裂缝的扩展方向将发生转向,有利于复杂裂缝网络的形成。     

考虑温度影响的球形盐穴弹塑性解析分析

地下盐穴储库在存储运营过程中洞室内的高温是关乎盐穴稳定性的重要因素。将地下盐穴储库的形状简化为球形,考虑温度不均匀变化产生的热应力以及温度对黏聚力的影响,基于Mohr-Coulomb屈服准则、理想弹塑性模型以及非关联的流动法则,得到了存储内压、地应力和温度共同作用下盐穴储库围岩应力及位移的解析解答,与相同假定下有限元模型的结果吻合很好。分析了温度以及温度引起的盐岩黏聚力劣化对盐穴稳定性的影响。结果表明,温度对于盐穴洞室的稳定性有着不可忽略的作用,温度升高促进了塑性区半径和变形的扩展;高温差下盐岩黏聚力劣化对塑性区的影响更加明显。     

沉积作用及应力历史对自重应力和沉降的影响

土体的沉积作用和应力历史会影响土体自重应力的确定,也会影响地基最终沉降量的确定。鉴于e-lnp比e-lgp坐标图能更方便、精确地描述线性问题,根据e-lnp坐标图推导沉积作用对成层土、正常固结土、超固结土的自重应力与沉降影响的计算式。用该计算式对昆明滇池国际会展中心部分深厚软土地基的自重应力和最终沉降量进行计算,并用计算结果和不考虑沉积作用及应力历史影响的计算结果进行对比分析,结果表明,沉积作用对深厚软粘土自重应力和最终沉降量计算值的影响非常显著,并且土体厚度越厚、上覆荷载越大,其影响越明显。     

压应力水平对混凝土硫酸盐腐蚀性能的影响研究

通过将混凝土试件长期浸泡于10%的硫酸盐溶液中,同时施加竖向压力,并将压应力水平长期保持为0,0.2,0.3,0.4,0.6。结果表明压应力的存在对硫酸盐腐蚀起抑制作用,且随着压应力比的不同,抑制水平也不同。压应力比为0.3时抑制作用最强;当压应力比小于0.3时,随着压应力比的增大抑制效果逐渐增强;大于0.3时,抑制效果逐渐减弱。通过机理分析,在压应力作用下混凝土内部孔隙和微裂缝受到压缩或消除,使得混凝土密实度提高,从而抑制混凝土硫酸盐腐蚀的速率。     

初始水平地应力对高地应力隧道施工稳定性的影响

高地应力是山岭隧道常见不良地质条件之一。文章以某典型高地应力硬岩公路隧道为例,基于有限差分软件FLAC3D,建立三维数值模型,在不同初始水平地应力条件下,对隧道开挖的稳定性进行了研究。结果表明:初始水平地应力的大小对高地应力隧道施工的围岩稳定有显著影响。当初始水平地应力逐步增加时,洞周围岩的最大位移位置从拱顶、拱底向拱腰处转移;隧道拱顶处围岩最小主应力近似呈线性增长;洞周形成的塑性区范围增大,在拱肩处尤为明显;二次衬砌内力均会有所增大,且显著高于非高地应力的一般情况。     

应力水平对结构性软黏土静力和动力变形特性影响的试验研究

采用原状和重塑软黏土样进行测量剪切波速的压缩试验及循环三轴试验，结果表明：在静荷载作用下，原状软黏土的变形特性随应力水平变化均可分为3个阶段，这3个阶段以先期固结应力和结构届服应力为分界点，利用剪切波速可简单、方便地判定出这2个关键应力值；重塑软黏土的变形规律与应力水平无关。对土体施加循环荷载时，两种土在不同固结应力下的应变一振次关系曲线上均存在着一个转折点，施加的动应力幅值小同，转折点应变也不相同，但该应变与相应的破坏振次呈线性关系。对于原状软黏土样，其转折点应变破坏振次关系分3个阶段变化，且与压缩试验的3个阶段具有良好的对应关系；对于重塑软黏士样，其线性关系基本不随应力水平变化而变化：当原状土结构破坏后，两种土样的变形规律趋于一致。     

盐穴储气库腔体收缩风险影响因素的敏感性分析

 如何有效减少盐穴储气库在运营过程中的有效体积损失以延长储气库的使用寿命是运营和管理部门非常关心的问题。从宏观角度分析腔体的地层、设计和运行各参数对我国盐穴储气库腔体收缩风险的影响,归纳出7个可能影响因素并分别对其影响趋势进行预测,然后采用单因素敏感性分析方法,通过数值模拟计算结果的对比分析得到这7个可能影响因素对腔体体积收缩率的敏感度系数,并基于运行工况因素的敏感性系数值,提出盐穴储气库在运营过程中运行工况发生变化时腔体年体积收缩率的预测方法。结果表明除了盐岩本身的蠕变特性参数,从宏观角度分析,相邻腔体运行模式、单周期内低压运行时间比例和腔体高径比是盐穴储气库腔体收缩风险的敏感因素。因此,在腔体的建设和运营过程中,采用邻近腔体同采同注的运行模式,尽量减少低压运行时间,同时合理控制腔体的成腔形状,可以有效控制腔体的体积收缩变形。