基于数字体散斑法煤样内部三维应变场的测量

煤岩内部三维应力应变场的测量对冲击地压、气体吸附及煤与瓦斯突出的机理研究具有重要意义,但在实验室中很少有方法能够直接测量煤岩内部三维应力应变场。采用新近发展的数字体散斑法与微焦点工业CT相结合的方法分别测量了单轴压缩和CO2气体吸附过程中煤样内部的变形,由变形获得煤样内部的三维应变场。研究表明,煤样内部天然结构可以作为携带变形信息的散斑结构,用于变形测量。通过单轴压缩煤样内部等效应变及体积应变的可视化,直观地显示出试件内部应变局部化区域孕育发展的过程,煤样的变形破坏具有明显的应变局部化特征,应变局部化区域与煤样最终破坏断裂区域位置一致。利用DVSP法测得了煤样吸附CO2过程中的三维应变场,并与应变片测量结果进行了对比,两者具有较好的一致性。通过体积应变的分布图直观揭示出煤样在吸附气体过程中存在膨胀区与压缩区,由于非均质性造成内部变形不均匀。     

恒温恒湿条件下莫高窟砾岩吸湿特性试验研究

利用自行研制的湿热环境深部软岩吸附气体实验系统对莫高窟砾岩试样进行了恒温恒湿条件下(温度25℃,相对湿度85%)的吸湿试验,获得了吸湿水质量随时间的变化曲线。研究结果表明:砾岩试样的吸湿率随时间变化可用指数函数进行拟合,吸湿速率随时间减小,最后趋于平稳。相同时间内,砾岩试样质量越大,吸收的吸湿水质量越大,但是吸湿率越小。研究结果可为揭示不同环境条件下莫高窟围岩吸湿规律提供参考。     

施威德勒型单层球面网壳的固有振动特性及非线性屈曲研究

推导了施威德勒型单层球面网壳的结构动力平衡方程,分别讨论了该结构在线性和非线性情况下的特征值控制方程;对该结构进行固有振动分析,通过数值试验研究典型模型的自振频率和振型;将特征值屈曲分析的模态作为初始几何缺陷,通过几何非线性屈曲分析得到非线性屈曲荷载.结果表明:非线性特征值屈曲荷载小于相应的线性屈曲荷载,仅对该结构形式进行整体线性稳定分析是偏于不安全的,有必要进行非线性稳定分析.     

莫高窟泥岩吸水特性及盐分富集试验研究

利用深部软岩水理作用智能测试系统对敦煌莫高窟泥岩试样进行了液态水吸附试验,模拟了毛细作用下泥岩试样的吸水过程,获得了吸水量随时间的变化曲线,测量了湿润峰高度随时间的变化,并通过XRD实验测量了试样表面产生富集物的成分及含量。研究结果表明:泥岩试样的吸水率随时间变化可用指数函数进行拟合,吸水速率及毛细上升速率随时间减小,吸水导致泥岩试样产生显著膨胀变形,吸水试验结束后,随着试样所含水分的蒸发,菱镁矿和石盐等盐分在试样表面产生富集。     

轴向荷载作用下煤岩吸附瓦斯特性试验研究

为了揭示应力、气体吸附共同作用下煤岩的结构变化规律,对不同轴向载荷、不同瓦斯压力条件下的煤样进行CT扫描,基于CT图像定义了体素孔隙率α,分析了煤样体积应变、CT图像灰度及孔隙分布的变化规律。结果表明:体素孔隙率α可以反映应力、气体吸附共同作用下煤样内部不同尺度孔隙结构的变化;0α≤20%时体素区域在瓦斯作用中起主导作用,α40%时体素区域主要起着瓦斯运移通道作用;瓦斯吸附首先发生在0α≤10%的体素区域,随着轴压的增大,吸附逐渐对10%α≤20%的体素区域产生作用;应力比气体吸附对煤样孔隙结构的改变作用更为显著。     

基于应力释放率与微震监测的高强度开采工作面推进速度效应分析

西部大规模高强度开采已经带来了严重的地质灾害和环境损伤问题,而工作面的推进速度是高强度开采的重要特征之一,故开展在高强度开采条件下推进速度对关键层破坏及失稳机制的影响规律研究具有重要的指导意义.推进速度的影响实际上是一个时间效应问题,本文针对以往研究成果在计算推进速度影响规律时所忽略的时间效应问题,利用岩土有限元分析软...     

煤层气水平井产能控制因素分析及排采实践

为了揭示煤层气水平井产能控制因素,采用理论分析方法分析了临界解吸压力、含气饱和度及渗透率对水平井产能的控制作用。通过山西沁水盆地南部水平井排采实践,提出了三段式管理井底压力的排采方法,即将排采制度分为井底压力大于临界解吸压力阶段、介于临界解吸压力至0.5倍临界解吸压力阶段、小于0.5倍临界解吸压力阶段分别制定降压幅度。井底压力控制遵循：第1阶段落实地层供液能力,降液幅度小于3 m/d;第2阶段缓慢提产,落实煤层气井产气能力,降液幅度为1 m/d;第3阶段稳定配产,维持井底压力,产气量出现下降时缓慢降液,降液幅度为 0.5 m/d。结果表明：三段式管理井底压力的排采方法有利于区域压降扩展和充分释放煤层气井产能。