南沙群岛珊瑚礁礁灰岩力学特性研究

 对取自南沙群岛永暑礁和渚碧礁的礁灰岩的物理性质和力学性质进行测试,包括声波测试、单轴抗拉强度试验、单轴抗压强度试验和三轴压缩强度试验。试验结果表明,礁灰岩具有较高的孔隙率,远远大于其他岩石,其纵波波速为2 700～3 700 m/s,并随着孔隙率的增大线性减小;礁灰岩的软化性较弱,干燥抗拉强和度饱和抗拉强度相差不大;礁灰岩的破坏形态表明其具有脆性岩石的特点,但又与花岗岩等脆性岩石有本质的区别。在破坏时并不像其他脆性岩石一样具有单一破裂面,而是沿着珊瑚生长线同时出现多个破裂面,并保持较高的残余强度,礁灰岩的这种破坏模式是由其特殊的岩体结构决定的。     

珊瑚礁礁灰岩工程特性测试研究

珊瑚礁是一种特殊的岩土类型。运用现场钻探、标准贯入试验、波速测试、平板载荷试验等勘探手段和方法,对沙特红海珊瑚礁礁灰岩进行了含水率、重度、抗压强度等室内试验,分析研究了珊瑚礁礁灰岩的物理力学性质及相关关系。测试研究表明:岩芯采取率、岩石质量指标和标准贯入试验可以评价珊瑚礁礁灰岩沿深度的岩土性能变化特征;珊瑚礁礁灰岩具有结构多变、多孔、重度小、性脆、强度低且变化大等工程特性;珊瑚礁弹性波传播速度小,而珊瑚碎屑岩和珊瑚状石灰岩具有较高的弹性波波速;载荷试验p-s曲线与其他岩土不同,随着荷载的增大,礁灰岩空隙发生了脆性破坏,岩土被压密。测试成果可供礁灰岩的进一步研究和工程应用参考。     

基于核磁共振技术的岩石孔隙结构冻融损伤试验研究

 为研究岩石在冻融循环作用下的孔隙结构损伤特性,选取寒区花岗岩为岩样,在冻结温度为－40 ℃,融解温度为20 ℃条件下,分别进行3轮冻融循环试验,并对每轮冻融循环后的岩样进行核磁共振(NMR)测量,得到同一块岩样不同冻融循环次数后的孔隙度、横向弛豫时间T2分布及核磁共振图像(NMRI)。结果表明：花岗岩的T2分布主要为3个峰,随着冻融循环次数的增多,岩石的孔隙度、核磁共振T2谱分布和T2谱面积均会增大,但每个岩样的增大幅度均不同,反映出冻融循环作用下岩石中孔隙的发育和扩展特性;核磁共振图像显示同一块岩样在不同冻融循环次数后的内部微观结构分布,动态地显示岩石的冻融损伤过程。冻融循环条件下岩石核磁共振特征为岩石冻融损伤机制研究提供可靠的试验数据。     

预制装配式PC结构关键节点深化研究

随着建筑行业发展速度的不断加快,建筑结构呈现出多样化特征,建设效果更加符合社会可持续发展要求。预制装配式PC结构作为建筑行业最新施工手段,也应在当前背景下增强关键节点施工管理力度,消除预制装配式PC结构施工期间的隐患问题,增强建筑施工期间的经济效益与生态效益。     

分形理论在岩石孔隙结构研究中的应用

岩石的孔隙空间具有良好的分形特征,孔隙结构的分形维数可以定量描述孔隙结构的复杂程度和非均质性.应用分形几何的原理,研究了低渗透储层岩石的孔隙结构,建立了毛细管压力和孔隙大小概率密度分布的分形几何模型.并根据毛细管压力曲线资料计算了孔隙结构的分形维数和孔径大小的概率密度分布.计算结果表明,用该方法研究孔隙结构不仅简单易行,而且精度很高.     

裂隙(孔隙)水冻结过程中岩石细观结构变化的实验研究

 研究岩石在低温冻结过程中细观结构的变化和孔隙(裂隙)水的冻结过程,对于深化认识冻结岩石的力学及损伤特性具有重要意义。通过开展不同冻结温度下岩石细观结构CT扫描实验,获得了岩样在20 ℃,－2 ℃, －5 ℃,－10 ℃,－20 ℃,－30 ℃时细观结构的CT图像。采用Canny算子对冻结岩石CT图像进行边缘检测,完成了冻结过程中岩石二维细观结构的识别。基于体视学理论,提出表征冻结岩石细观结构特征参数的计算公式,分析了孔隙(裂隙)水冻结过程中岩石细观结构的变化,实现了冻结过程中岩样不同截面裂隙(孔隙)的长度、宽度、面积及圆形度等参数变化规律的定量分析。分析结果表明：在0 ℃～－2 ℃区间,岩样扫描层面内裂隙(孔隙)的长度、宽度、面积快速增加,这一阶段为宏观裂隙中体积水结冰阶段,裂隙(孔隙)的扩张由体积膨胀机制引起;在－2 ℃～－5 ℃区间,裂隙(孔隙)的扩张速率明显降低,该阶段为细观(部分微观)裂隙(孔隙)中水的结冰过程;在－5 ℃～－20 ℃区间,裂隙(孔隙)的扩张速率又开始增加,但低于0 ℃～－2 ℃区间的增加速率,该阶段为微观裂隙(孔隙)中的水向冰晶体迁移阶段,由分凝冰机制引起裂隙的扩张。     

钙芒硝溶解重结晶过程中孔隙演化规律试验研究

 采用μCT225KVFCB高精度显微CT试验系统,借助X射线衰减系数,从细观角度揭示溶解重结晶过程中钙芒硝的孔隙演化规律。研究结果表明：随着溶解重结晶的进行,钙芒硝孔隙率逐渐增大,总比表面积逐渐减小,而孔隙平均直径、通道比表面积和最大连通团先变大后变小。这些研究结论对钙芒硝原位水溶开采的实施和控制具有非常重要的意义。     

张弦结构工程实践与关键节点及构件研究进展

简要回顾了张弦结构的提出和发展过程以及在我国张弦结构研究的开端。总结了近二十年来我国代表性张弦结构体系的最新工程应用。对张弦结构撑杆上节点、撑杆下节点和焊接球节点的研究现状和存在问题进行了总结,对拉索构件的抗弯性能、应力松弛和高温后力学能问题的研究进展和存在问题进行了论述。最后通过概述张弦结构的整体发展情况,对其发展前景和研究方向给出建议。     

流花油田礁灰岩储层微观性质及驱替特征研究

与碎屑岩储层相比,礁灰岩储层的微观孔隙结构复杂且具有油湿性,其水驱油机理主控因素尚不明确。采用"岩芯扫描电镜、铸体薄片、压汞、润湿性"等静态资料与"微观驱替及岩芯驱替实验"等动态测试相结合的分析方法,建立了"静态数据动态化"的渗流机理研究新方法,明确了礁灰岩储层的微观性质与流体驱替特征的关系以及不同孔隙结构的剩余油分布规律。研究表明,流花礁灰岩储层微观孔隙结构可分为4类,其中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类为有利储层,具有低排驱压力、低退汞效率及强非均质性的特点,储层渗流能力与储层类型关系密切,主控因素有储层类型、孔喉半径比和润湿性3个关键因素。水驱前后的油水分布特点及不同岩芯驱替动态与驱替效果受储层微观性质控制并有直接的相关性。     

水化学溶液及冻融耦合作用下灰岩力学特性试验研究

 以洛阳龙门石窟灰岩为研究对象,考虑石窟区灰岩渗水溶液的侵蚀和冬季冻融损伤的影响,进行不同水化学溶液及冻融耦合作用下的力学试验,研究龙门石窟灰岩在水化学溶液及冻融耦合作用下的力学损伤特征。试验表明,水化学溶液及冻融耦合侵蚀作用下,随着冻融循环次数的增多,灰岩的损伤逐渐增大;与水化学溶液单一的侵蚀作用相比,水化学溶液及冻融耦合侵蚀作用对岩石的损伤程度要大,如在相同的冻融循环次数(90次)的情况下,在蒸馏水、龙门水、NaCl溶液与冻融耦合作用下,试件的强度比自然状态分别下降了50.73%,54.92%,57.67%,而仅受上述溶液作用没有经历冻融的试件强度则分别下降了21.58%,22.88%和28.72%。在试验研究范围内,龙门石窟灰岩的冻融劣化模式均为颗粒损失模式。分析指出,水化学溶液及冻融耦合侵蚀作用下,溶液中凝结核的丰度和溶液的pH值是影响灰岩损伤程度的重要因素。在对试验结果分析的基础上,建立水化学溶液及冻融耦合作用下龙门石窟灰岩的侵蚀损伤方程。研究结果将为石质文物及岩石工程的长期保护提供重要的理论基础,具有广泛的实际工程应用价值和应用前景。     

预制装配式PC结构关键节点深化研究

预制装配式PC结构单体预制率和构件预制种类的提高,使PC结构的关键节点增生,部分现有标准节点的不成熟缺陷,导致现场施工难度系数提高,延误工期,提升施工成本,易造成房屋渗漏水等一系列工程质量隐患。基于工程实例,通过对预制装配式PC结构的竖向连接、防渗水、钢筋绑扎及施工建造措施等关键节点进行着重深化研究并应用,解决了一系列的难题,取得了良好的经济及社会效益。     

某超高层结构关键节点有限元分析

为抵抗水平地震作用和风荷载,某450m超高层采用"巨型框架-核心筒-伸臂桁架"的结构体系。该体系有两种关键节点,巨柱与伸臂桁架节点、核心筒与伸臂桁架节点。文中采用ABAQUS通用有限元分析软件,建立了两类节点的精细化有限元模型,分析了控制工况下节点各构件的应力状态。结果表明两种关键节点均满足中震不屈服的抗震性能目标,且满足强节点弱构件的抗震设计要求。     

灰岩细观结构的化学损伤效应及化学损伤定量化研究方法探讨

化学腐蚀下岩石细观结构的改变是引起岩石力学性质变化的根本原因,因此,对细观结构的化学损伤效应及其定量化的研究具有重要意义。通过化学腐蚀下岩石细观结构的变化,分析研究了化学溶液对岩石细观结构的腐蚀损伤效应;并以空隙率的变化为基础,建立了化学腐蚀下岩石细观结构化学损伤变量计算公式,给出了损伤测量参数的计算方法。该方法的应用,对岩石试件无破坏作用,可对同一试件持续进行不同时间段的腐蚀损伤特征研究。避免了在损伤时间效应研究过程中,因使用不同的岩块,而由岩块间微观结构差异所产生的误差影响。     

高温循环后花岗岩孔隙结构与物理力学特性演化规律研究

探究高温循环下岩石内部孔隙演化及其对物理力学特性的影响,对核废料地质处置、地热开发等地下工程的长期稳定性分析具有重要意义。为了定量分析高温循环对花岗岩孔隙结构及物理力学性质的影响,综合利用扫描电镜、差热分析等方法研究25℃～800℃高温循环下花岗岩的表面特征、质量、体积、纵波波速、抗拉强度、孔隙度、孔径分布和微观结构等演化规律。研究结果表明：(1)随着温度升高,花岗岩的表面裂纹、色差、质量损失率、体积膨胀率、纵波波速衰减率不断增加,抗拉强度逐渐减小,当T>500℃后,花岗岩的物理力学参数变化显著,在5次热循环后,岩石物理力学参数的变化更加明显。(2)高温能够促进花岗岩孔隙发育,岩石内部微、小孔隙逐渐生长并连通形成中、大孔隙,造成岩石孔隙连通性增强,且热循环会进一步增加孔隙结构之间的连通性,导致中孔和大孔占比上升,孔隙率进一步增大。(3)高温循环下花岗岩物理力学性质劣化与其内部孔隙结构的变化密切相关,质量损失率和体积膨胀率随等效平均孔隙半径的增大呈线性增加,纵波波速和抗拉强度随等效平均孔隙半径的增大呈指数型增加。(4)高温下花岗岩会发生脱水、石英相变、矿物氧化、化学键断裂等物理化学...     

压裂酸化中近缝区灰岩强度弱化效应试验研究

采用静态高温酸蚀试验和常规岩石力学试验,探讨胶凝酸对于灰岩的强度弱化效应,给出灰岩的应力-应变曲线,分析灰岩的破裂特征。试验结果表明,在与相同配方的胶凝酸反应后,灰岩弹性模量大幅降低,泊松比略有上升,单轴强度约为酸蚀前的20%,强度弱化效应明显;在反应过程中,基质型灰岩和裂缝型灰岩在反应速度、刻蚀模式上存在明显差异。在与相同配方的胶凝酸反应过程中,塔中裂缝型灰岩的反应速率约为轮古基质型灰岩反应速度的3倍。在与胶凝酸反应过程中,裂缝型灰岩的刻蚀模式为局部深度刻蚀,基质型灰岩的刻蚀模式为表面均匀刻蚀。该项研究可为现场酸压设计及优化提供有效的技术参数,具有重要的工程意义。     

酸液对灰岩力学性质影响的机制研究

通过岩芯静态溶蚀试验、岩芯动态流动试验并结合三轴力学测试及岩芯微观结构分析,从宏观和微观角度研究不同酸液对岩石力学强度破坏问题。动静态溶蚀试验表明,胶凝酸以点状溶蚀为主,而变黏酸主要以表面溶蚀为主。三轴力学测试表明,胶凝酸溶蚀后岩石抗压强度降低18%,杨氏模量降低26%,高于变黏酸对岩石力学强度的破坏。应力-应变曲线显示反应后岩芯的压实致密过程持续时间较长,岩芯表现出更强的塑性。扫描电镜观察发现,胶凝酸反应后在岩芯内部形成大量酸蚀孔洞,而变黏酸主要以均匀溶蚀为主,对岩芯内部结构破坏较小,酸液对岩芯内部溶蚀结构的差异是产生力学强度差异的根本原因。对于高闭合应力储层,在酸液选择方面应更多考虑酸液对岩石力学强度的破坏,选择控制滤失能力强的酸液体系。     

卸荷条件下灰岩力学特性研究

较加载状态相比,卸荷条件下岩石的力学性质有明显的区别。在对拟建引水隧洞的灰岩( h3O -3)岩样进行常规三轴与卸荷三轴试验的基础上,对试验结果进行对比,结果表明：(1) h3O -3灰岩岩样的卸荷破坏特征以向卸荷方向发生侧向变形和体积扩容为主。(2)灰岩岩样在卸荷状态下脆性特征较加载状态下明显。在卸荷试验中,峰值强度之后岩样表现出明显的脆性特征。若在此岩体中进行地下工程开挖,岩爆现象的发生是不可避免的。(3)灰岩岩样在卸荷条件下得到的抗压强度明显小于常规三轴条件下的强度值。在本次试验围压范围内,峰值强度最大降低25.65%,残余强度最大降低73.15%。(4)灰岩岩样在卸荷条件下得到的抗剪强度与常规加载条件下得到的值相比,黏聚力 c 的峰值强度和残余强度均有所降低,内摩擦角?的峰值强度和残余强度有所增加。(5)卸荷状态和加载状态下, h3O -3灰岩岩样的变形模量E50和泊松比μ与围压σ3均呈二次相关性,区别在于变形模量E50与围压σ3的关系表现为先减后增,而泊松比μ与围压σ3的关系呈先增后减趋势。     

两种不同集料粒径多孔混凝土的孔隙结构特征研究

利用工业CT对两种多孔混凝土进行了CT无损扫描,分别获取试件的CT扫描图像.利用图像处理技术提取了多孔混凝土的孔隙并定量表征了孔隙结构特征信息.对比分析了括孔隙率、孔隙间距、孔隙面积、孔隙长短轴比及孔隙形状因子等,最后研究了孔隙率与孔隙间距的相关关系.     

基于数字岩心的页岩储层岩石细观损伤机制研究

岩石损伤对储层的力学性能及渗流特性等具有显著影响。为研究页岩储层岩石的细观损伤机制,基于CT扫描试验重构三维数字岩心,基于单轴压缩试验及巴西劈裂试验获取岩石力学参数,结合岩石塑性损伤本构模型开展了单轴压缩数值模拟。结果表明：(1)页岩受压时,损伤从孔隙密集区开始发展,后损伤值升高,损伤范围扩展,直到各损伤区贯通,形成剪切斜裂缝。(2)压缩损伤和拉伸损伤存在不同的应力阈值,页岩受压时,压应力先达到压缩损伤的应力阈值,压缩损伤最先产生;拉伸损伤在压缩损伤较大处产生,且表现出滞后性,其损伤体积小于压缩损伤。(3)研究区页岩的孔隙等效直径分布范围为0～200μm,其中,等效直径为10～40μm的孔隙对孔隙度的贡献最大。随着孔隙度的增加,峰后强度的下降速度变缓,岩石延性逐渐增大。(4)孔隙空间分布对页岩的损伤扩展形式及破坏形式存在极大影响,引入分形维数表征孔隙空间分布的复杂程度,发现孔隙的分形维数仅在孔隙度较大时才影响岩石的峰值强度,相同孔隙度下,分形维数越大,峰值强度越低;分形维数对岩石弹性模量的影响极小;孔隙度和分形维数对岩石的损伤体积均存在较大影响,孔隙度和分形维数越大,损伤体积越大。     

钙芒硝溶解重结晶过程中孔隙演化规律试验研究EI北大核心CSCD

采用μCT225KVFCB高精度显微CT试验系统,借助X射线衰减系数,从细观角度揭示溶解重结晶过程中钙芒硝的孔隙演化规律。研究结果表明:随着溶解重结晶的进行,钙芒硝孔隙率逐渐增大,总比表面积逐渐减小,而孔隙平均直径、通道比表面积和最大连通团先变大后变小。这些研究结论对钙芒硝原位水溶开采的实施和控制具有非常重要的意义。