一、冻结速度对铜川砂岩损伤CT数变化规律研究(论文文献综述)
董浩[1](2020)在《短周期多频次冻融作用下红砂岩动静力学特性及其微观损伤机理研究》文中进行了进一步梳理近年来随着全球变暖的加剧,高寒地区每年正负温交替次数增多,岩体的冻融环境也在逐渐发生变化。在此情况下,研究不同冻融条件下岩体的物理力学性能显得尤为重要。本文以红砂岩为研究对象,对其进行了短周期冻融循环试验、常规冻融循环试验,对经历不同冻融方式后的红砂岩进行比表面积及孔径分析试验、动静力学下的单轴压缩试验,分析了不同冻融方式下红砂岩物理微观特性以及动静力学特性,通过分析单轴压缩过程中红砂岩的能量特征,深入研究了不同冻融方式对岩体劣化损伤,最后通过PFC离散元软件模拟了单轴压缩下红砂岩力学性能的变化规律。得到以下结论:(1)短周期多频次冻融下(0150次)红砂岩表观未见明显变化,但其质量损失率随冻融次数的增大先减小(060次)后增大(60150次);常规冻融下,红砂岩20次时表观呈现掉渣现象,且随着冻融循环次数的增加,其表面呈现剥落现象,质量损失率表现为先减小(020次)后增大(2060次)。(2)短周期多频次冻融作用下,红砂岩比表面积60次前呈平滑式增大,60次后呈台阶状增大;常规冻融作用下,红砂岩比表面积20次前相对增幅较大,20次后相对增幅较小。(3)随着短周期多频次冻融循环次数的增加,红砂岩抗压强度、峰值应变均呈先增大后减小的变化趋势,弹性模量逐渐减小;且其抗压强度、弹性模量与短周期多频次冻融次数均呈良好的二次函数关系。随着常规冻融循环次数的增加,红砂岩抗压强度、弹性模量和峰值应变均呈先增大后减小的变化趋势;且其抗压强度、弹性模量与常规冻融次数均呈良好的线性函数关系。当短周期多频次冻融在常规冻融1次的时间段内超过4.5次时,岩石的损伤将超过同时期常规冻融的损伤。(4)两种不同冻融方式的冻融循环作用后,红砂岩的抗压强度随着应变率的增大均呈整体先增大后平稳的变化趋势;在应变率1×10-55×10-5时最小,应变率1×10-35×10-3时最大;应变率与冻融后红砂岩抗压强度符合指数函数关系,拟合效果较好。短周期多频次冻融060次时:应变率5×10-51×10-3为红砂岩抗压强度显着响应阶段,冻融60150次时:应变率5×10-55×10-3范围均为红砂岩抗压强度显着响应阶段。常规冻融作用下应变率5×10-55×10-4为红砂岩抗压强度显着响应阶段。(5)两种不同冻融方式的冻融循环作用后,红砂岩储能极限随冻融次数的增大均呈先增大后减小的变化趋势。随着两种冻融方式冻融次数的增大,红砂岩在压密阶段、弹性阶段、塑性阶段的单位应变积聚能均呈整体降低的变化趋势,在压密阶段和塑性阶段,红砂岩的单位应变积聚能占单位应变总能量的比例整体下降。(6)运用PFC数值模拟软件,分析得到:随着冻融次数的增大,模型试样产生的裂纹总数逐渐增大;随着短周期多频次冻融次数的增大,模型试样的裂纹分形维数逐渐增大,模型试样的破坏程度逐渐增大;随着常规冻融次数的增大,模型试样的裂纹分形维数在冻融020次时逐渐增大,在冻融2060次时逐渐减小;模型试样的破坏程度在常规冻融20次时最大。
李曙光[2](2019)在《酸性环境下砂岩损伤的宏细观演化规律研究》文中指出随着我国现代工业的快速发展,酸性环境的恶化程度不断加剧,致使岩石及混凝土类材料在其服役过程中遭受到不同程度的腐蚀破坏,最终引发不良的工程效应。开展酸性环境下岩石的物理力学劣化特性等相关研究已成为环境岩土工程领域的热点课题。目前较多学者的研究均集中于单一酸性环境正常浸泡条件下岩石的腐蚀特性,而对不同pH值、不同酸性环境加速浸泡条件下岩石的损伤演化规律研究较少。基于此,本文采用室内长期加速腐蚀试验,对pH=1、3、5的盐酸和硫酸(HCl和H2SO4)以及pH=7的蒸馏水(H2O)腐蚀作用下砂岩的物理、化学及力学劣化特性进行了系统研究,借助扫描电镜及能谱、计算机断层扫描(CT)等微细观试验手段,分析了腐蚀砂岩的微细观结构特征,引入化学-荷载共同作用损伤变量,建立了考虑受酸腐蚀砂岩应力-应变曲线压密段的统计损伤本构模型,基于CT扫描图像建立了腐蚀砂岩的分区有限元模型,数值模拟了其单轴压缩试验的破坏过程。主要研究内容及成果如下:(1)系统地研究了不同pH值盐酸、硫酸及蒸馏水溶液作用不同时段后岩样的物理、化学及力学劣化规律。通过监测受酸腐蚀不同时段岩样的质量、浸泡溶液的pH值和阳离子浓度以及单轴压缩力学试验,对酸性溶液作用下砂岩的宏观腐蚀损伤进行研究,结果表明:随着浸泡溶液酸性的增强和浸泡时段的延长,岩样的质量减小,孔隙率增大,浸泡溶液的pH值及Na+、Mg2+、K+、Ca2+的浓度升高,且相同浸泡时段内其质量、孔隙率、pH及阳离子浓度的变化率逐渐减小;岩样单轴压缩应力-应变曲线的压密阶段变长,弹性阶段变短,轴向峰值应力、弹性模量和泊松比逐渐减小,轴向、径向峰值点应变逐渐增大,岩样越来越表现出柔性材料的特征。相同试验条件下,与硫酸相比,盐酸对砂岩的腐蚀效应更强。(2)研究了酸性环境下砂岩微观结构的变化规律、损伤特征及腐蚀机理。基于扫描电镜及能谱分析等微观试验手段,对腐蚀砂岩的微观形貌、矿物成分、孔隙结构特征等进行了定性及定量研究。结果表明:受酸腐蚀砂岩的孔洞及次生孔隙增加、结构趋于疏松,矿物颗粒之间的连接转变为面与面、面与边、边与角的方式;岩样的孔隙平均直径、数量、圆形度及分形维数增大;酸性环境下砂岩的腐蚀机理主要包括:水解、水化、溶蚀、离子交换、黏土矿物吸水膨胀与崩解。酸-岩反应前期以岩样的胶结物溶蚀为主,中后期以矿物颗粒的溶蚀、溶解为主,浸泡溶液的酸性越强,溶蚀作用越显着,随着酸性的减弱,溶蚀作用减缓,水解、水化、离子交换、黏土矿物吸水膨胀与崩解作用增强。(3)研究了受酸腐蚀砂岩的细观损伤演化规律。借助医用及工业CT对受不同pH值酸性溶液腐蚀不同时段、不同尺寸的岩样进行扫描,分析了不同精度砂岩CT图像的结构特征;对医用CT图像的伪影信息进行了分析,借助C++编制了有效的CT图像伪影处理程序,基于CT数直方图技术研究了受酸腐蚀岩样的损伤演化过程。基于工业CT扫描图像计算了腐蚀砂岩未腐蚀区和腐蚀区的孔隙率,分析了其细观结构损伤特征,为基于CT的受酸腐蚀砂岩三维模型的建立和数值模拟提供可靠依据。(4)建立了受酸腐蚀砂岩的统计损伤本构模型。基于连续损伤力学和统计理论,借助CT扫描试验分析结果,引入了化学-荷载共同作用损伤变量,建立了考虑岩石应力-应变曲线压密段的分段统计损伤本构模型,结果表明:该模型能够较好的反映受酸腐蚀砂岩单轴压缩条件下的变形特性。(5)建立了反映岩样腐蚀区与未腐蚀区特性的分区有限元模型,实现了受酸腐蚀砂岩的单轴压缩模拟。基于CT扫描图像,对腐蚀区及未腐蚀区岩样进行三维重构与网格重划分,采用ABAQUS软件实现了腐蚀砂岩单轴压缩试验的数值模拟,将模拟结果与试验结果进行对比分析,结果表明:模拟结果与试验结果的一致性较好,能够揭示受酸腐蚀砂岩压缩过程中的变形破坏规律。
丁盛鹏[3](2019)在《冻融循环作用下砂岩变形破坏规律实验研究》文中指出云冈石窟砂岩风化问题由来已久,冻融循环作用是石窟砂岩风化的重要影响因素,研究冻融循环条件下砂岩的变形破坏规律对云冈石窟防风化治理具有重要意义。本文在总结前人研究的基础上,研究冻融循环条件下不同含水状态含层理砂岩冻融变形破坏规律,对不同含水状态含层理及完整砂岩展开冻融循环实验,具体研究工作为:对饱水、自然含水、干燥三种含水状态下含层理、完整砂岩分别进行冻融循环试验,测定了各状态砂岩的宏观物理力学参数随冻融循环周期的变化规律。随着冻融循环周期的增大,纵波波速、质量、抗压强度、抗拉强度和弹性模量逐渐降低。水分和层理均削弱了岩样抗冻融能力。在冻融循环过程中实时测定6种状态岩样的应变变化过程。结果显示:含水岩样变形主要包括温度效应造成的热胀冷缩变形和水分结冰膨胀造成的冻胀变形。热胀冷缩变形受岩样自身颗粒成分和颗粒组成非均匀程度影响,所以含层理岩样比完整岩样热胀冷缩变形大,而含水率越高冻胀变形越大。对不同冻融周期后岩样进行微细观形貌观测。随冻融周期增加,微观尺度下胶结物出现松散,致密度降低,同时伴随着裂隙的萌生和发育。裂隙产生位置主要包括胶结物-颗粒连接处、颗粒-颗粒交界处。细观尺度下,饱水含层理岩样易产生裂隙,裂隙方向平行于层理方向,且随着冻融循环周期增加,裂隙宽度、条数增加,裂隙交汇形成裂隙网络。探讨了不同状态砂岩的冻融变形破坏机理,分别分析了非均质性和冻胀作用造成的变形破坏规律,研究了裂隙扩展率与冻融循环周期之间的关系。结果表明:层理的存在造成其与砂岩基质交界处为结构弱面、非均匀程度大,易在此处发生冻融变形破坏。另外水分的存在严重削弱了砂岩的抗冻融能力。本论文有图59幅,表11个,参考文献88篇。
方文[4](2019)在《冻融循环作用下砂岩力学性质及损伤特性分形研究》文中进行了进一步梳理随着我国基础设施建设进一步向中西部倾斜,地区内的公路铁路、机场、水利等重点领域工程数量及规模不断扩大。然而,由于季节性严寒气候、持续极端冰雪天气等低温环境的影响,许多在建和规划于此的岩土体工程将不可避免地经受一定周期冻融循环过程。岩石是一种内含大量微裂隙、孔隙等细观缺陷的非均质体,其强度和变形性质易受到冻融循环致损作用影响而发生变化,从而威胁工程岩体的长期稳定性。因此,研究和掌握冻融岩石的力学性质和损伤劣化规律及机理,可为冻融环境下岩石材料强度和变形破坏特征的分析与预测提供理论参考,对于我国一些存在冻融灾害隐患地区的重大工程建设、维护及安全评估,具有重要的研究意义和学术价值。本文围绕冻融循环作用下岩石材料的力学性质及其损伤特性这一研究课题,首先开展了砂岩的冻融循环力学试验,并借助数字图像技术和分形理论,对冻融砂岩的压缩破坏断口表面进行了形貌特征观测和分形维数计算分析,研究了冻融循环作用下砂岩的力学性能劣化规律、宏观破坏特征和断口表面分维数变化规律及损伤劣化机理,并以断面分维为桥梁,建立了冻融砂岩单轴压缩分形损伤本构模型,结合试验成果对模型进行计算验证,分析冻融受荷砂岩的损伤演化规律。取得了以下研究成果和结论:(1)开展了砂岩冻融循环试验,并进行了单轴压缩试验,得到冻融循环作用下砂岩力学性质的劣化规律和破坏特征的变化情况。随着冻融循环次数的增加,砂岩应力-应变曲线的压密、塑性屈服阶段逐渐明显,弹性变形阶段所占比例缩短,破坏后阶段曲线逐渐变得平缓,最终变形量随之增大;红砂岩的单轴抗压强度、弹性模量呈先快速降低后缓慢降低的劣化趋势,并均与冻融循环次数呈指数函数关系;除个别点(冻融15次)外,轴向峰值应变是呈先快速增大后缓慢减小的趋势;冻融后砂岩典型破坏形式有劈裂拉伸破坏、圆锥形剪切破坏和拉剪混合破坏三种,随着冻融循环次数的增加,岩样破坏模式向剪切破坏形式转变,破碎岩块的完整性越来越差。(2)借助数字图像技术和分形理论,得到断口表面形貌特征及分维数变化规律。随着冻融循环次数的增加,岩样主断裂面起伏度的变化幅度减小,断面分维数也随之减小,且同一岩样破坏断口表面的3张图像分维值差异变小;利用Matlab每次求算的置信度均在0.985以上,变动范围较小,分维计算结果比较准确;断面形貌分维值与能量耗散特征有良好的相关性,断面形貌分维值越小,同时岩样断裂破坏所耗散的能量值越低,表明岩样越容易发生破坏。(3)基于连续损伤力学和统计学理论,建立了冻融砂岩单轴压缩分形损伤本构模型。该模型较好地反映出了岩石在冻融循环和受荷条件下的损伤演化特性,并以断口表面分形特征为桥梁,将砂岩宏观破坏特征与细观损伤破坏机理联系起来,且模型参数可由试验常规数据求解,适用性强。(4)结合试验成果对模型进行计算验证,得出冻融受荷砂岩的损伤演化规律。模型描述的砂岩应力-应变理论曲线与试验曲线吻合度较好,并准确地反映出了冻融岩石的强度劣化规律;当冻融循环次数一定时,砂岩冻融受荷总损伤Dm随轴向应变的增大呈现出先快速增加后缓慢增加的变化趋势;当荷载一定时,总损伤Dm随冻融次数的增加而增加,损伤路径也随之前移,表明冻融循环作用加剧了砂岩的损伤,但损伤速率则逐渐减小,砂岩的塑性增强。
秦世康,陈庆发,尹庭昌[5](2019)在《岩石与岩体冻融损伤内涵区别及研究进展》文中研究说明岩石与岩体内部结构、空间尺度及裂隙分布形式不同,在冻融循环作用下其损伤劣化机制存在显着差异,损伤评判标准亦有所不同,因此厘清岩石与岩体冻融损伤内涵区别并总结相关研究进展具有重要意义。在内涵方面,岩石损伤主要是内部微小缺陷作用,属于微观层面问题(毫米量级及以下尺度);而岩体损伤则更加关注节理裂隙的影响,属于宏观层面问题(厘米量级及以上尺度)。目前冻融损伤相关研究主要集中在完整岩石块体,对于含有宏观裂隙的岩体研究较少;岩石冻胀是原位水冻胀与迁移水冻胀共同作用的结果,主要从冻胀力与疲劳损伤2个角度进行岩石冻融损伤本构模型的构建研究。未来岩体冻融损伤研究应重点关注裂隙所带来的影响,即从微观尺度入手,利用室内试验探究冻融循环过程孔隙和裂隙内部水分迁移冻胀机制与相互作用规律,结合现场试验与数值模拟研究构建大尺度下岩体冻融损伤本构模型,最终形成寒区岩石与岩体冻融损伤评价体系。
任永婕[6](2019)在《液氮冷浸下煤体微观结构变化与热传导规律研究》文中指出液氮冷浸可对煤岩结构造成一定的损伤,使煤岩的渗透性得以提高,加之节能环保的特性,使液氮致裂增透煤岩这一手段在卸压增透、预抽煤层瓦斯等方面具有较高的应用价值。因此,本文基于前人的研究结果,针对液氮对煤岩的致裂增透效应及温度传播规律进行深入的研究。为了研究液氮对煤岩致裂的具体形式及影响程度,本文采用微细观实验手段,在考虑煤岩的干燥及饱水状态下,分别采用扫描电镜、CT扫描实验手段对比分析液氮冷浸前后煤岩表面及内部结构变化,并通过核磁共振测试对孔隙的改变进行定量分析。由于液氮的温度特性是最可能导致煤岩结构破坏的关键,因此,本文通过实验手段研究了液氮作用下煤岩内部热传导规律,推导了干燥及饱水状态下煤岩受冻过程控制方程,并利用有限元分析软件进行求解,将数值模拟结果与实验进行对比,验证了模拟结果的正确性。研究结果表明:(1)液氮冷浸后煤岩的表面及内部微观破坏形式不同,对于干燥煤样,液氮冲蚀作用造成煤岩表面裂隙附近的部分煤粒脱落,内部微裂隙的贯通;而对于饱水煤样,经液氮冷浸后,表面的原生裂隙出现加宽、延伸等现象,内部微观结构的变化以在原生裂隙的基础上产生次生裂隙为主;(2)液氮的冷浸作用同样会对煤岩孔隙产生影响,随冷浸时间的延长,干燥及饱水煤样的微、小孔隙的数量均逐渐增加,液氮冷浸过程中煤岩温度的变化与其对煤岩造成的损伤密不可分;(3)液氮作用下,干燥煤岩较饱水煤岩的温度变化缓慢,经历的温度平衡总时程较长,利用所建立的模型可以较好的分析煤岩受冻过程中的温度传播规律。
马永君[7](2019)在《西部冻结凿井白垩系弱胶结红砂岩冻融劣化机理试验研究》文中认为我国西部地区白垩系和侏罗系煤系地层具有成岩晚、胶结差、强度低、遇水泥化砂化、无稳定隔水层、层间导水性强的特点,煤矿冻结建井冻结壁解冻后井筒渗水、淹井等事故频发。本文以白垩系富水弱胶结红砂岩为研究对象,充分考虑弱胶结红砂岩在地层内部赋存的地应力条件,对弱胶结红砂岩冻融劣化的机理进行试验研究。首先基于力学试验获得了弱胶结红砂岩冻结及冻融劣化后的力学强度与变形特征,阐述了弱胶结红砂岩冻融劣化机理及冻融过程中地应力的影响机制。然后结合CT扫描及三维微细观结构重构技术给出了冻融劣化导致的弱胶结红砂岩微细观孔隙结构变化的量化规律。之后基于三轴渗流试验并结合声发射技术获得了弱胶结红砂岩冻融前后渗流-应力耦合特性的变化规律,揭示了弱胶结红砂岩渗流-应力耦合作用下内部损伤、破裂的演化机制。最后建立了多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用下的统计损伤本构模型。详细结论如下:1.获得了白垩系弱胶结红砂岩冻结及冻融劣化后的强度与变形特性,阐述了弱胶结红砂岩冻融劣化机理及冻融过程中地应力的影响机制。白垩系弱胶结红砂岩强度低、胶结差、孔隙率高,对冻融作用非常敏感。相对于常温状态,-15℃冻结温度下红砂岩强度增加了 124.86%,但-15℃~20℃温度区间仅经历一次冻融后强度便下降了 33.50%。相对于无围压冻结及冻融,冻结及冻融过程中围压的存在使得红砂岩冻结力学参数增加,融化后的力学参数降低。白垩系弱胶结红砂岩含有大量不同尺寸的孔隙裂隙结构,孔隙裂隙网络可视为由若干冻融损伤单元组成,红砂岩冻融劣化是多种损伤机制的综合作用。冻融期间的地应力可认为是提高了孔隙裂隙的约束能力,防止冻结初期冻胀力过多消散,使冻结作用尽可能地向次级微孔隙发展,加深红砂岩的冻结程度,使红砂岩冻结力学参数提高,但随之红砂岩基质损伤加剧,融化后的力学参数降低。2.给出了由于冻融劣化导致的白垩系弱胶结红砂岩微细观孔隙结构变化的量化规律。白垩系弱胶结红砂岩孔隙的孔径大致分布在0~370 μm范围,其中以0~60μm孔径的微孔隙为主,占比超过68%。随冻融时围压的增加,红砂岩损伤加剧,冻融时的围压从0 MPa提高至12 MPa,红砂岩冻融后孔隙率的增加幅度从3.88%提高至8.53%。红砂岩冻融劣化主要体现在0~40 μm孔径区间的微孔隙数量及占比的增加,其中0~20 μm与20~40 μm半径区间的微孔隙占比增加幅度分别超过33%与 24%。3.获得了白垩系弱胶结红砂岩冻融前后渗流-应力耦合特性的变化规律。渗透特性测试过程中,随冻融围压增加,白垩系弱胶结红砂岩冻融后的渗透率也显着增加,增幅超过13%,此外红砂岩渗透率随测试围压的增加而降低,随渗透压的增加而增加。三轴渗流加载过程中,不同围压下白垩系弱胶结红砂岩受力变形过程相似,具有明显的阶段性特征,但渗透率呈现出两种不同的演化模式,围压强度比小于0.5时,渗透率与受力变形阶段表现出很好的对应性,而围压强度比大于0.5时渗透率一直呈降低趋势。围压强度比小于0.5时,起裂应力之前红砂岩渗透率一直呈降低趋势,起裂应力后渗透率开始缓慢增加,扩容应力后渗透率增幅逐步加快,直至达到峰值渗透率,并且峰值渗透率滞后于峰值应力出现。受冻融影响红砂岩起裂应力之前的渗透率相对于冻融前显着增加,但起裂应力后的渗透率增加不明显,甚至出现降低。围压强度比大于0.5时,红砂岩逐步向延性发展,围压限制了竖向裂隙的扩展,红砂岩内部形成局部压缩带,渗透率一直呈降低趋势,与受力变形阶段间的关联性大大降低。4.揭示了白垩系弱胶结红砂岩冻融前后渗流-应力耦合作用下损伤、破裂的演化机制。基于AE累计能量可将白垩系弱胶结红砂岩冻融前后三轴渗流加载过程中的AE活动划分为平静阶段、稳定增长阶段、爆发阶段及峰后阶段,红砂岩内部损伤演化过程同样可按照这四个阶段划分。随围压增加红砂岩最终的损伤程度减小,峰后承载能力增加,但冻融后红砂岩最终的损伤程度增加,峰后承载能力下降。加载过程中,红砂岩内部以微型破裂为主,随围压增加初始加载阶段AE信号逐步减弱,甚至消失,但AE能量峰值会显着增加,此外受冻融影响,红砂岩冻融后的AE能量峰值要小于冻融前。起裂应力前红砂岩渗透率与AE信号呈负相关,进入塑性阶段后,围压强度比小于0.5时渗透率与AE信号正相关,围压强度比超过0.5后渗透率与AE信号负相关,峰后阶段渗透率与AE信号呈负相关。加载过程中红砂岩内部新生裂隙逐步向剪切型裂隙发展,同时受冻融影响及围压的增加,加载各阶段剪切型裂隙比例均会增加。宏观层面上,随围压增加主裂面与最大主应力方向的夹角增大,红砂岩延性增加,峰值应力附近渗透率增加幅度逐步降低乃至相对较高围压下渗透率一直处于降低趋势。5.建立了多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用下的统计损伤本构模型建立了多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用下的统计损伤本构模型,该模型综合考虑了多孔岩石冻融阶段的损伤及冻融后渗流-应力耦合作用下的损伤,并利用试验验证了模型的有效性。
聂鹏[8](2017)在《冻融损伤对砂岩力学特性影响的试验研究》文中研究说明由于寒区昼夜温差的交替变化及季节更替,寒冷地区水利工程、桥梁隧洞、道路地基等都将受到冻融损伤作用,从而影响寒区工程建筑的安全稳定。另外,在寒区水电工程及煤气矿山开发工程中,冻融损伤作用不仅使岩体工程的力学特性产生劣化,而且还会导致岩体裂隙渗透特性的变化。所以,准确掌握岩石在冻融损伤作用下的力学性质及渗透特性变化规律是评价寒区岩土工程变形破坏与安全稳定的基础。因此,本文以孔隙率较大的砂岩试样为研究对象,设计了冻融损伤后砂岩的单轴、三轴力学试验以及渗透率试验,并同步进行单轴破坏过程中的声发射监测。基于室内试验结果分析了砂岩在冻融循环损伤作用后的物理特性、力学性质、变形规律、声发射特征、破坏模式以及破坏过程中的渗透率变化规律,同时建立了砂岩在单轴压缩条件下基于声发射参数的损伤模型和在三轴压缩条件下的冻融损伤衰减模型。全文的主要研究结论如下:(1)归一化特征应力σcc/σp从干燥状态时的0.232 一直减小到冻融30次时的0.154,在弹性阶段及裂纹扩展阶段σci/σp和σcd/σp随冻融次数的增大呈变大的趋势。抗剪强度指标c从冻融循环0次到循环30次分别减小28.2%、24.7%、15.9%,其与冻融次数的定量关系可用负指数模型拟合;内摩擦角φ基本不受冻融损伤作用的影响。(2)在压密阶段,干燥条件的声发射撞击数是冻融岩样的4~10倍,且冻融条件下试样在该阶段出现的声发射定位点数所占比例较少。在渐进破坏后期,声发射撞击数、累计振铃计数及定位点数均较未冻融状态时弱。(4)经历相同冻融次数的砂岩随着围压的不同,其破坏模式也不相同,在单轴压缩条件下,砂岩的破坏模式为劈裂破坏;在中低围压作用下(2.5MPa、5MPa),砂岩的破坏模式为单剪破坏;在高围压作用下(1OMPa),砂岩的破坏模式为双剪破坏。(5)在相同围压和相同水压作用下,岩样的渗透率随冻融次数的增加而逐渐变大。不同冻融损伤条件下砂岩渗透率演化过程可分为4个阶段,即第Ⅰ阶段下降段、第Ⅱ阶段缓慢下降段、第Ⅲ阶段稳定上升段、第Ⅳ阶段急剧增加段。(6)本文建立的冻融损伤砂岩在单轴受压破坏时的全应力-应变损伤模型,既能利用声发射手段实时无损检测的优点,又能充分考虑冻融损伤对砂岩裂纹闭合阶段的影响。砂岩的三轴峰值强度及残余强度与冻融循环次数之间的的定量关系模型可以统一表示为σ = exp(-mN)σ0,其中模型参数m随着围压增加而变小,它们之间具体的定量关系值得进一步研究。
李晓宁,向铭铭,朱宝龙[9](2016)在《CT技术在岩土工程研究中的应用》文中认为利用CT技术进行岩土体损伤特性的研究是当前岩土工程的重要研究方向之一。介绍了CT技术的技术优势、发展现状、检测原理,简述了CT技术在岩石常规加载下对损伤特性、特殊环境下岩石结构细观损伤特性以及土体结构性等岩土工程研究中的应用现状,并提出该领域研究面临的主要问题。
韩铁林[10](2016)在《裂隙岩石在复杂水化学环境下力学特征的试验研究与理论分析》文中进行了进一步梳理水岩耦合作用下岩石的变形破坏过程及其力学行为的研究是当前环境岩土工程领域最前沿的基础性研究课题之一。实际赋存环境中岩体内部包含着各种各样的裂隙,而对复杂环境下裂隙岩体的力学劣化行为及变形破裂机理等方面的研究尚处于初始研究阶段,特别是对化学腐蚀和冻融循环共同作用下、复杂化学环境和干湿循环共同作用下裂隙岩石的研究却鲜见报道,因此,有必要对上述问题展开进一步的研究。鉴于此,本研究选取水库地区典型的库岸边坡消落带的岩石为研究对象,依据其实际赋存的环境设计了水化学溶液长期浸泡、化学腐蚀和冻融循环耦合作用、干湿循环和化学腐蚀共同作用3种试验方案,开展了多种岩石在复杂环境下力学特性的试验与理论研究。首先,对不同水化学溶液作用下岩石的物理力学特性及水化学溶液腐蚀的时间效应展开试验研究,分析了不同化学溶液对岩石应力应变曲线各阶段变形特征和强度参数的影响,获得了不同化学溶液对岩石变形破坏过程中各个阶段的影响规律。采用无损探伤技术,通过岩石的纵波波速来间接计算岩石的孔隙率,给出了基于岩石孔隙率变化的岩石微细观结构化学损伤劣化计算公式,对岩石微细观结构的化学损伤进行定量化研究。基于水岩间相互作用的试验结果,从岩石的渐进破坏特征和能量机制进一步揭示其化学损伤劣化机制,研究了自然及化学腐蚀后岩石的应力特征值的劣化规律和腐蚀时间效应,以及岩石在加载过程中的能量积累、能量耗散和各部分应变能间的相互转化,同时,分析了岩石能量特征之间及其与化学损伤之间的内在联系。综合考虑应力和化学腐蚀对岩石的影响,提出化学损伤和应力损伤的概念,定义了两者引起的总损伤,拓展了损伤的内涵;同时,考虑岩石材料的非均匀性和复杂应力条件,分别建立了单轴和不同围压下岩石的统计化学损伤本构模型;通过所建立的化学损伤变量及其本构模型定量分析了岩石细观结构及其宏观力学特性的化学损伤劣化。第二,以铜川新区龙潭水库和三峡库区典型的岸边坡消落带的岩体为研究对象,通过快速冻融循环试验,开展了化学溶液和冻融循环共同作用下岩石物理力学特性的试验研究,研究了岩石在不同化学溶液中侵蚀30d后再经历冻融循环作用后其力学特征的变化规律:同时,研究了化学腐蚀和冻融循环共同作用下Ⅰ型裂纹岩石试样的物理特性、断裂韧度及其力学性能的变化规律,并借助于体式显微镜、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪等检测手段,从微细观的角度对岩石的化学冻融损伤劣化机理进行了分析和研究,并对岩石的化学冻融劣化程度进行了定量化研究。第三,以水库库岸边坡消落带节理岩体的实际赋存环境为背景,采用在类岩石材料中预制裂隙的方法来模拟节理岩体。通过干湿循环试验,研究了不同水化学溶液和干湿循环共同作用下裂隙试样的力学特性和破坏特征,分析了不同裂隙倾角试样的力学特性随干湿循环次数的变化规律。同时,借助于高清摄像机对裂隙试样在加载过程中裂纹的起裂、扩展及贯通等过程进行了实时观测,分析、总结了不同裂隙倾角下裂纹扩展、贯通的方式及其破坏特征的变化规律。基于干湿循环作用前后裂隙试样弹性模量的变化建立损伤变量,得到了干湿循环作用后裂隙试样的化学损伤演化方程;考虑裂隙倾角对岩石干湿循环损伤劣化的影响,将完整试样的干湿循环损伤演化方程与裂隙试样的干湿损伤演化方程统一起来,建立了裂隙岩石干湿损伤演化方程的一般形式。给出了不同化学溶液下不同裂隙倾角试样变形特性与损伤特性的关系,并对其损伤机理进行了分析,为建立相应条件下裂隙试样的损伤演化方程及其本构关系提供了试验依据。第四,分别从化学腐蚀、荷载条件及干湿循环和受荷耦合损伤的角度对裂隙试样的损伤劣化机制进行研究,利用ANSYS对单裂隙试样的应力场进行有限元模拟,得到了单裂隙试样加载初期压缩应力场中各点的三个主应力,分析了单裂隙试样的破坏机理、裂纹起裂和扩展路径的变化规律,讨论了干湿循环和荷载耦合作用下单裂隙试样的破坏机制。同时,建立了干湿循环和化学腐蚀耦合作用下单裂隙试样的损伤演化方程,分析了裂隙岩石的化学干湿损伤劣化程度及其化学损伤演化规律,数值分析结果验证了理论模型的合理性。
二、冻结速度对铜川砂岩损伤CT数变化规律研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、冻结速度对铜川砂岩损伤CT数变化规律研究(论文提纲范文)
(1)短周期多频次冻融作用下红砂岩动静力学特性及其微观损伤机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究的背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 冻融条件下岩石物理力学性质研究概述 |
1.2.2 冻融条件下微观检测研究概述 |
1.2.3 冻融条件下岩石动态力学特性研究概述 |
1.2.4 基于能量方法岩石力学特性研究概述 |
1.2.5 数值模拟法研究概述 |
1.3 研究内容 |
1.4 创新点及技术路线 |
1.4.1 创新点 |
1.4.2 技术路线 |
第2章 短周期多频次冻融循环作用后红砂岩的表观物理性能及其微观孔径特征 |
2.1 冻融循环试验设计 |
2.1.1 试样的选取 |
2.1.2 试验仪器 |
2.1.3 试验方案 |
2.2 红砂岩的表观物理性能 |
2.2.1 短周期多频次冻融作用后红砂岩质量损失和表观损伤特征 |
2.2.2 常规冻融作用后红砂岩质量损失和表观损伤特征 |
2.3 红砂岩的微观孔径特征 |
2.3.1 短周期多频次冻融作用后红砂岩微观孔径演化规律 |
2.3.2 常规冻融作用后红砂岩微观孔径演化规律 |
2.5 本章小结 |
第3章 短周期多频次冻融作用后红砂岩静力学下的力学特性研究 |
3.1 单轴压缩试验设计 |
3.2 静力学特性研究 |
3.2.1 抗压强度 |
3.2.2 弹性模量 |
3.2.3 峰值应变 |
3.3 常规冻融循环作用后红砂岩静力学下的力学特性 |
3.3.1 抗压强度 |
3.3.2 弹性模量 |
3.3.3 峰值应变 |
3.4 冻融方式对红砂岩静力学特性影响规律 |
3.5 本章小结 |
第4章 短周期多频次冻融作用后红砂岩动态力学下的力学特性研究 |
4.1 短周期多频次冻融作用下红砂岩动态力学特性研究 |
4.1.1 抗压强度 |
4.1.2 弹性模量 |
4.1.3 峰值应变 |
4.2 常规冻融循环作用后红砂岩动态力学下的力学特性 |
4.2.1 抗压强度 |
4.2.2 弹性模量 |
4.2.3 峰值应变 |
4.3 冻融方式对红砂岩动力特性影响规律研究 |
4.4 本章小结 |
第5章 短周期多频次冻融作用红砂岩单轴压缩作用下能量演化及分配特征 |
5.1 能量法及其原理 |
5.2 静力学下红砂岩能量特征分析 |
5.2.1 短周期多频次冻融作用后红砂岩能量特征 |
5.2.2 常规冻融作用后红砂岩能量特征 |
5.3 动态力学下红砂岩能量特征分析 |
5.3.1 短周期多频次冻融作用后红砂岩能量特征 |
5.3.2 常规冻融作用后红砂岩能量特征 |
5.4 本章小结 |
第6章 短周期多频次冻融作用红砂岩微观仿真模拟 |
6.1 颗粒流软件简介及应用 |
6.2 数值模拟建模过程及参数的确定 |
6.2.1 模型建模 |
6.2.2 模型参数的确定 |
6.3 冻融方式对裂纹数及破坏模式影响结果分析 |
6.3.1 裂纹数结果分析 |
6.3.2 破坏模式结果分析 |
6.4 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所发表的学术成果 |
致谢 |
(2)酸性环境下砂岩损伤的宏细观演化规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 受酸腐蚀岩石性质研究现状 |
1.2.2 岩石微细观结构研究现状 |
1.2.3 岩石损伤本构模型研究现状 |
1.2.4 岩石CT图像处理与三维重构研究现状 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 酸性环境下砂岩的宏细观试验研究 |
2.1 岩样制备与酸性溶液的配置 |
2.1.1 岩样制备及矿物特征 |
2.1.2 酸性溶液的配制 |
2.2 试验方案 |
2.3 试验过程 |
2.4 试验设备 |
2.5 本章小结 |
3 酸性环境下砂岩的物理化学及力学性质研究 |
3.1 酸性环境下浸泡砂岩的试验现象 |
3.2 砂岩受酸腐蚀的物理性质 |
3.2.1 质量变化规律 |
3.2.2 孔隙率变化规律 |
3.3 砂岩受酸腐蚀的化学性质 |
3.3.1 pH变化规律 |
3.3.2 阳离子浓度变化规律 |
3.4 砂岩受酸腐蚀的单轴力学特性 |
3.4.1 应力-应变曲线 |
3.4.2 力学参数 |
3.4.3 岩石体变曲线 |
3.4.4 破坏模式 |
3.5 本章小结 |
4 酸性环境下砂岩的微观结构特征与腐蚀机理 |
4.1 SEM-EDS工作原理简介 |
4.2 酸性环境下砂岩微观结构特征及变化规律 |
4.2.1 自然状态下砂岩微观结构特征 |
4.2.2 酸性环境下砂岩微观结构特征 |
4.2.3 酸性环境下砂岩微观结构变化规律 |
4.3 基于SEM的酸性环境下砂岩微细观结构定量分析 |
4.3.1 基于Image-ProPlus(IPP)的SEM图像处理 |
4.3.2 受酸腐蚀砂岩孔隙结构定量分析 |
4.3.3 受酸腐蚀砂岩孔隙参数相关性分析 |
4.4 酸性环境下砂岩的腐蚀机理 |
4.4.1 腐蚀溶液的离子迁移机制 |
4.4.2 酸-岩物理化学作用机理 |
4.5 本章小结 |
5 酸性环境下砂岩CT图像处理与分析 |
5.1 CT检测原理及CT图像 |
5.1.1 CT检测原理简介 |
5.1.2 CT图像 |
5.2 受酸腐蚀砂岩CT扫描试验 |
5.2.1 CT扫描方案 |
5.2.2 CT扫描试验结果及其分析 |
5.3 砂岩的医用CT图像伪影分析及其处理方法 |
5.3.1 CT图像伪影分析 |
5.3.2 CT图像伪影处理方法 |
5.4 基于医用CT扫描的受酸腐蚀砂岩损伤演化分析 |
5.4.1 CT数直方图 |
5.4.2 基于CT数直方图的受酸腐蚀砂岩损伤演化分析 |
5.4.3 基于CT数损伤变量的受酸腐蚀砂岩损伤演化分析 |
5.5 基于工业CT扫描的受酸腐蚀砂岩细观结构分析 |
5.5.1 基于工业CT图像的砂岩细观结构 |
5.5.2 基于工业CT图像的砂岩平面孔隙率 |
5.6 本章小结 |
6 受酸腐蚀砂岩统计损伤本构模型 |
6.1 损伤力学基本理论 |
6.1.1 损伤力学基础 |
6.1.2 损伤变量 |
6.1.3 应变等价原理 |
6.2 砂岩的统计损伤本构模型 |
6.2.1 岩石破坏的统计强度理论 |
6.2.2 Drucker-Prager强度准则 |
6.2.3 基于Weibull分布的统计损伤本构方程 |
6.2.4 损伤本构方程的验证 |
6.3 受酸腐蚀砂岩的统计损伤本构方程 |
6.3.1 受酸腐蚀砂岩损伤变量的确定 |
6.3.2 受酸腐蚀砂岩统计损伤本构方程 |
6.3.3 受酸腐蚀砂岩统计损伤本构方程参数的确定 |
6.3.4 受酸腐蚀砂岩统计损伤本构方程的验证 |
6.4 本章小结 |
7 基于CT试验的受酸腐蚀砂岩三维重建及数值模拟分析 |
7.1 MIMICS软件及其重建原理 |
7.1.1 MIMICS软件简介 |
7.1.2 MIMICS重建原理 |
7.2 基于MIMICS的受酸腐蚀砂岩CT图像三维重建 |
7.2.1 三维重建过程 |
7.2.2 有限元模型的建立 |
7.3 受酸腐蚀砂岩单轴压缩数值模拟 |
7.3.1 ABAQUS简介 |
7.3.2 本构模型及参数选取 |
7.3.3 边界条件及加载过程 |
7.3.4 模拟结果与分析 |
7.4 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
附录 Ⅰ:本文使用的相关编制程序 |
附录 Ⅱ:攻读博士学位期间发表的论文、科研成果及奖励 |
(3)冻融循环作用下砂岩变形破坏规律实验研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 云冈石窟冻融风化研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 存在的问题 |
1.4 研究内容及技术路线 |
2 不同含水状态砂岩冻融循环实验方案 |
2.1 实验设备 |
2.2 岩样选取及试件制备 |
2.3 砂岩冻融实验方案 |
3 冻融循环条件下砂岩物理力学性质研究 |
3.1 冻融循环条件下含层理砂岩物理性质变化规律 |
3.2 单轴压缩力学性质变化规律 |
3.3 不同冻融周期砂岩抗拉力学特性变化规律 |
3.4 本章小结 |
4 冻融循环过程中砂岩宏观变形破坏特征研究 |
4.1 不同状态砂岩冻融循环条件下变形过程分析 |
4.2 不同冻融周期砂岩应变变化规律分析 |
4.3 基于冻融过程中应变变化规律的损伤分析 |
4.4 本章小结 |
5 砂岩冻融细微观变形破坏研究 |
5.1 砂岩微观结构变化规律分析 |
5.2 砂岩表面细观结构变化规律分析 |
5.3 本章小结 |
6 冻融循环条件下砂岩变形破坏规律研究 |
6.1 热胀冷缩效应造成岩样结构变形的机理分析 |
6.2 考虑非均质性的冻胀破坏机理分析 |
6.3 含水砂岩冻胀破坏规律分析 |
6.4 本章小结 |
7 结论、创新点及展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(4)冻融循环作用下砂岩力学性质及损伤特性分形研究(论文提纲范文)
作者简历 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 冻融循环作用下岩石力学性能及劣化规律研究 |
1.2.2 分形理论在岩石力学中的应用及分维计算方法研究 |
1.2.3 冻融岩石损伤劣化机理的相关试验和理论研究 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 主要研究方法及技术路线 |
第二章 砂岩冻融循环与力学特性试验方案 |
2.1 取样背景 |
2.2 试验方案设计 |
2.2.1 冻融循环试验 |
2.2.2 单轴压缩试验 |
2.2.3 破坏断口表面观测试验 |
2.2.4 试验步骤 |
2.3 岩样的制备与分组 |
2.3.1 岩样的制备 |
2.3.2 岩样的筛选与分组 |
2.4 试验仪器及方法介绍 |
2.4.1 岩样制备、筛选等相关准备试验 |
2.4.2 冻融循环试验 |
2.4.3 单轴压缩试验 |
2.4.4 破坏断口表面观测试验 |
2.5 小结 |
第三章 冻融循环作用下砂岩力学性能劣化规律与破坏特征 |
3.1 冻融循环作用下砂岩应力-应变特征变化情况 |
3.1.1 冻融循环作用下砂岩变形破坏过程分析 |
3.1.2 不同冻融循环次数下砂岩应力-应变曲线特征分析 |
3.2 冻融循环作用下砂岩力学参数变化规律 |
3.2.1 单轴抗压强度劣化规律 |
3.2.2 峰值应变变化分析 |
3.2.3 弹性模量劣化规律 |
3.3 冻融循环作用下砂岩破坏特征分析 |
3.3.1 冻融循环作用下砂岩单轴压缩破坏形态分析 |
3.3.2 冻融循环作用下砂岩破坏模式及机理分析 |
3.4 小结 |
第四章 冻融循环作用下砂岩压破坏断口表面的分形几何研究 |
4.1 岩石压破坏断口表面分形维数计算方法 |
4.1.1 像素点覆盖法原理 |
4.1.2 像素点覆盖法的Matlab实现 |
4.2 冻融循环作用下砂岩压破坏断口表面的分形特征研究 |
4.2.1 断口表面数字图像的获取 |
4.2.2 断口表面分形维数计算与分析 |
4.3 冻融砂岩破坏断口表面分形特征与宏观力学破坏特性的关系研究 |
4.3.1 砂岩断口表面分维与其力学性能和破坏模式的相关性分析 |
4.3.2 砂岩断口表面分维与断裂破坏能量耗散的相关性分析 |
4.4 小结 |
第五章 冻融砂岩单轴压缩分形损伤本构模型研究 |
5.1 损伤力学基础 |
5.1.1 损伤定义及损伤力学 |
5.1.2 损伤变量 |
5.2 常温条件下砂岩单轴压缩分形损伤本构模型研究 |
5.2.1 基于Weibull统计分布的岩石受荷损伤演化方程 |
5.2.2 岩石单轴压缩分形损伤本构模型的建立 |
5.3 冻融砂岩单轴压缩分形损伤本构模型研究 |
5.3.1 模型的建立 |
5.3.2 模型参数的确定方法 |
5.3.3 冻融砂岩单轴压缩分形损伤本构模型的验证 |
5.4 冻融受荷砂岩损伤演化特性分析 |
5.5 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(5)岩石与岩体冻融损伤内涵区别及研究进展(论文提纲范文)
1 岩石与岩体冻融损伤的内涵区别 |
2 冻岩物理力学性质研究 |
2.1 冻融岩石物理力学性质研究 |
2.2 冻融岩体物理力学性质研究 |
3 岩石与岩体冻融损伤理论 |
3.1 岩石冻融损伤理论 |
3.2 岩体冻融损伤理论 |
4 岩石与岩体冻融损伤本构模型及数值模拟研究 |
4.1 岩石冻融损伤本构模型及数值模拟研究 |
4.2 岩体冻融损伤本构模型及数值模拟研究 |
5 讨论 |
6 结论 |
(6)液氮冷浸下煤体微观结构变化与热传导规律研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 低温冻结前后煤岩微观结构研究进展 |
1.2.2 低温作用下的煤体渗透率变化研究进展 |
1.2.3 低温煤岩力学特性研究进展 |
1.2.4 低温作用下煤岩温度变化及数值分析研究进展 |
1.3 存在的不足 |
1.4 研究内容和技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
2 液氮冷浸下煤的微裂隙演化实验研究 |
2.1扫描电镜实验 |
2.1.1 煤样制备 |
2.1.2 实验设备及原理 |
2.1.3 实验步骤 |
2.1.4 实验结果及分析 |
2.2 显微CT实验 |
2.2.1 煤样制备 |
2.2.2 实验设备及原理 |
2.2.3 实验步骤 |
2.2.4 实验结果及分析 |
2.3 本章小结 |
3 液氮冷浸下煤的孔隙演化的核磁共振实验研究 |
3.1 核磁共振实验 |
3.1.1 煤样制备 |
3.1.2 实验设备及原理 |
3.1.3 实验步骤及方案 |
3.2 实验结果及分析 |
3.2.1 核磁共振T_2 分布 |
3.2.2 核磁共振T_2 谱面积 |
3.2.3 煤岩质量变化 |
3.3 本章小结 |
4 液氮作用下煤的温度传播规律实验研究 |
4.1 煤样制备与实验系统 |
4.1.1 煤样制备 |
4.1.2 实验设备及原理 |
4.2液氮作用下煤的温度传播规律实验 |
4.2.1 实验方案 |
4.2.2 实验步骤 |
4.3 实验结果及分析 |
4.3.1 不同含水率对温度传播规律的影响 |
4.3.2 考虑液氮传质作用下的温度传播规律 |
4.3.3 煤岩内部不同位置的温度传播规律 |
4.4 本章小结 |
5 温度作用下煤的热流固耦合数值模拟分析 |
5.1 COMSOL软件简介 |
5.2 液氮冻结干燥煤岩控制方程 |
5.3 液氮冻结饱水煤岩控制方程 |
5.3.1 温度场 |
5.3.2 煤岩内部水的渗流 |
5.3.3 应力场 |
5.4 模型的建立与计算 |
5.5 计算结果分析 |
5.5.1 饱水煤岩计算结果 |
5.5.2 干燥煤岩计算结果 |
5.6 液氮冷浸煤岩损伤机理分析 |
5.7 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 本文主要结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(7)西部冻结凿井白垩系弱胶结红砂岩冻融劣化机理试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 选题来源 |
1.2 选题背景及研究意义 |
1.3 课题的国内外研究现状 |
1.3.1 岩石冻融物理力学性质研究 |
1.3.2 岩石冻融损伤机理研究 |
1.3.3 岩石CT扫描及三维重构 |
1.3.4 岩石流固耦合研究 |
1.4 存在的问题与不足 |
1.5 本文研究内容及技术路线 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
2 白垩系弱胶结红砂岩冻融力学性质及劣化机理 |
2.1 红砂岩基本特征 |
2.1.1 红砂岩XRD成分分析 |
2.1.2 红砂岩细观结构 |
2.1.3 红砂岩基本物理参数 |
2.2 红砂岩冻结及融化后力学性质试验 |
2.2.1 试样制备及试验设备 |
2.2.2 试验方案 |
2.3 试验结果 |
2.3.1 常温试验结果 |
2.3.2 围压冻结试验结果 |
2.3.3 围压冻融试验结果 |
2.3.4 无围压冻结及冻融试验结果 |
2.3.5 结果分析 |
2.4 红砂岩冻结力学性质 |
2.4.1 冻结时的围压对红砂岩冻结力学性质的影响 |
2.4.2 红砂岩围压冻结强度 |
2.4.3 红砂岩围压冻结弹性模量与泊松比 |
2.4.4 红砂岩围压冻结粘聚力及内摩擦角 |
2.4.5 红砂岩围压冻结起裂及扩容应力 |
2.5 红砂岩冻结融化后的力学性质 |
2.5.1 冻融时的围压对红砂岩冻融后力学性质的影响 |
2.5.2 红砂岩围压冻融后的强度 |
2.5.3 红砂岩围压冻融后的弹性模量及泊松比 |
2.5.4 红砂岩围压冻融后的粘聚力及内摩擦角 |
2.5.5 红砂岩围压冻融后的起裂及扩容应力 |
2.6 白垩系红砂岩冻融劣化机理及冻融过程中地应力的影响机制 |
2.7 本章小结 |
3 白垩系弱胶结红砂岩冻融劣化的微细观孔隙结构量化研究 |
3.1 冻融循环及CT扫描试验 |
3.1.1 试验设备 |
3.1.2 试样准备及参数 |
3.1.3 试验方案 |
3.2 CT图像处理及红砂岩三维孔隙结构模型建立 |
3.2.1 阈值分割 |
3.2.2 红砂岩三维孔隙结构模型建立 |
3.3 红砂岩冻融前后孔隙结构变化 |
3.3.1 红砂岩冻融前后孔隙率变化 |
3.3.2 红砂岩冻融前后孔隙半径分布变化 |
3.4 本章小结 |
4 白垩系弱胶结红砂岩冻融前后渗流-应力耦合特性研究 |
4.1 红砂岩冻融前后渗透特性及渗流-应力耦合特性试验 |
4.1.1 岩样制备及试验设备 |
4.1.2 试验方案 |
4.2 红砂岩冻融前后的渗透特性 |
4.2.1 红砂岩渗透率测试结果 |
4.2.2 渗透压对红砂岩渗透率的影响 |
4.2.3 测试围压对红砂岩渗透率的影响 |
4.2.4 冻融围压对红砂岩渗透率的影响 |
4.3 红砂岩冻融前后的渗流-应力耦合特性 |
4.3.1 红砂岩冻融前后三轴渗流应力-应变关系曲线 |
4.3.2 红砂岩冻融前后三轴渗流加载中的力学特性 |
4.3.3 红砂岩冻融前后三轴渗流加载中的渗透特性 |
4.3.4 渗透率与变形关联性分析 |
4.4 本章小结 |
5 白垩系红砂岩冻融前后渗流-应力耦合下的损伤演化规律 |
5.1 声发射系统简介及信号处理 |
5.1.1 声发射系统简介 |
5.1.2 特征参数提取 |
5.1.3 声发射定位 |
5.2 试验方案 |
5.3 声发射与变形及渗透性关联分析 |
5.3.1 红砂岩变形破坏过程中的声发射特征 |
5.3.2 红砂岩声发射特征参数与渗透率关系 |
5.3.3 红砂岩三轴渗流加载过程中的损伤演化 |
5.3.4 红砂岩声发射空间演化及损伤定位 |
5.4 声发射拉、剪破裂识别及能量统计 |
5.4.1 基于声发射特征参数组合法的拉、剪破裂识别 |
5.4.2 红砂岩冻融前后加载过程中的拉、剪破裂演化规律 |
5.4.3 红砂岩冻融前后加载过程拉、剪破裂AE能量分布 |
5.5 本章小结 |
6 多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用统计损伤本构模型 |
6.1 岩石统计损伤本构理论研究现状 |
6.2 多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用统计损伤本构模型的建立 |
6.2.1 冻融阶段损伤的表征 |
6.2.2 渗流-应力耦合作用阶段损伤的表征 |
6.2.3 多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用统计损伤本构模型的建立 |
6.2.4 模型参数的确定 |
6.3 本构模型的试验验证 |
6.3.1 考虑渗流影响时本构模型的试验验证 |
6.3.2 不考虑渗流影响时本构模型的试验验证 |
6.3.3 与其他本构模型的比较 |
6.4 本章小节 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 本文创新点 |
7.3 课题研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(8)冻融损伤对砂岩力学特性影响的试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 冻融损伤试验研究现状 |
1.2.2 冻融损伤模型研究现状 |
1.2.3 冻融损伤机理研究现状 |
1.2.4 冻融损伤的影响因素总结 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 冻融损伤对砂岩渐进破坏影响的试验研究 |
2.1 概述 |
2.2 试验仪器及方案 |
2.2.1 试验岩样 |
2.2.2 单轴加载试验及设备 |
2.2.3 声发射监测设备 |
2.3 冻融损伤砂岩物理力学特性分析 |
2.3.1 冻融损伤对砂岩纵波波速的影响 |
2.3.2 冻融损伤对砂岩力学特性的影响 |
2.3.3 冻融作用下砂岩单轴破坏模式 |
2.4 冻融损伤砂岩声发射特性分析 |
2.4.1 声发射参数及原理 |
2.4.2 声发射参数变化规律 |
2.5 冻融损伤对砂岩渐进破坏的影响 |
2.5.1 基于特征应力分析渐进破坏 |
2.5.2 基于声发射定位分析渐进破坏 |
2.5.3 冻融损伤对渐进破坏影响的机理探讨 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于声发射参数的冻融损伤模型 |
3.1 概述 |
3.2 基于声发射参数的损伤变量 |
3.2.1 冻融损伤变量的推导 |
3.2.2 冻融作用后砂岩损伤演化过程 |
3.3 基于声发射参数的损伤模型 |
3.3.1 已有常温下损伤模型 |
3.3.2 裂纹闭合阶段的负指数模型 |
3.3.3 裂纹闭合后基于声发射参数的损伤模型 |
3.3.4 新的冻融损伤模型 |
3.4 本章小结 |
第4章 三轴压缩下冻融损伤砂岩力学特性研究 |
4.1 概述 |
4.2 试验仪器和方案 |
4.2.1 试验岩样 |
4.2.2 试验方案及设备 |
4.3 试验结果分析 |
4.3.1 三轴应力-应变曲线 |
4.3.2 砂岩强度特性变化 |
4.4 三轴压缩下冻融砂岩力学特性分析 |
4.4.1 砂岩抗剪强度参数分析 |
4.4.2 砂岩破坏模式分析 |
4.5 冻融损伤砂岩强度衰减模型 |
4.5.1 冻融损伤强度衰减指标 |
4.5.2 峰值强度衰减模型 |
4.5.3 残余强度衰减模型 |
4.6 本章小结 |
第5章 冻融损伤后砂岩渗透特性试验研究 |
5.1 概述 |
5.2 试验岩样及仪器设备 |
5.2.1 试验岩样 |
5.2.2 冻融试验方案及设备 |
5.2.3 渗透率试验方案及设备 |
5.3 渗透率变化规律分析 |
5.3.1 渗透率的计算理论 |
5.3.2 冻融损伤作用后砂岩渗透率的变化规律 |
5.4 冻融损伤砂岩破坏过程中渗透特性演化规律 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论 |
6.1 主要结论 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
(9)CT技术在岩土工程研究中的应用(论文提纲范文)
1 CT技术 |
1.1 CT技术的优势与发展 |
1.2 CT技术的工作原理 |
2 CT技术在岩石细观损伤特性研究中的应用 |
2.1 常规加载卸载条件下的CT损伤检测及分析 |
2.2 特殊环境岩石细观损伤检测及分析 |
3 CT技术在土体结构性变化研究中的应用 |
4 基于CT数的土体结构损伤演化分析 |
5 结语 |
(10)裂隙岩石在复杂水化学环境下力学特征的试验研究与理论分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与研究意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外发展现状及评述 |
1.2.1 水岩耦合作用方面的研究现状 |
1.2.2 岩石冻融循环方面的研究现状 |
1.2.3 岩石干湿循环作用方面的研究现状 |
1.2.4 岩石损伤本构关系的研究现状 |
1.3 本文的研究思路与内容 |
1.3.1 研究思路与方法 |
1.3.2 研究内容 |
1.4 技术路线 |
2 水化学作用下砂岩的力学特性及化学腐蚀效应分析 |
2.1 引言 |
2.2 试验材料与方法 |
2.2.1 砂岩的结构及成分 |
2.2.2 试样制备 |
2.2.3 化学溶液的配置 |
2.2.4 试验方法与过程 |
2.3 单轴压缩砂岩试样结果分析 |
2.3.1 水化学溶液对砂岩试样变形特性的影响分析 |
2.3.2 化学溶液对砂岩强度参数腐蚀效应分析 |
2.4 三轴压缩砂岩试样结果分析 |
2.4.1 水化学溶液对砂岩试样变形特性的影响分析 |
2.4.2 化学溶液对砂岩强度腐蚀效应分析 |
2.4.3 化学溶液对砂岩弹性模量、泊松比腐蚀效应分析 |
2.4.4 化学溶液对砂岩粘聚力、内摩擦角的腐蚀效应分析 |
2.5 本章小结 |
3 化学腐蚀过程中砂岩的物理化学性质及其细观结构化学损伤定量化方法的研究 |
3.1 砂岩的水化学腐蚀损伤的时效特性研究 |
3.1.1 砂岩质量随时间的变化规律 |
3.1.2 砂岩试样的纵波波速随时间的变化规律 |
3.1.3 化学腐蚀过程中溶液pH值的变化规律 |
3.1.4 化学腐蚀过程中溶液中Ca~(2+)、Mg~(2+)的变化规律 |
3.2 化学腐蚀后砂岩细观结构损伤的定量化方法研究与探讨 |
3.2.1 损伤变量 |
3.2.2 试验结果及其分析计算 |
3.2.3 计算结果分析验证 |
3.3 化学损伤对砂岩试样物理力学参数的影响 |
3.4 化学溶液对砂岩力学特性影响的机理分析 |
3.5 本章小结 |
4 水化学溶液下钙质砂岩渐进破坏特征及其能量机制的试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 化学溶液下砂岩的渐进破坏过程的研究 |
4.2.1 破坏过程的应力特征及其计算方法 |
4.2.2 试验数据计算结果 |
4.2.3 水化学溶液对砂岩试样特征应力的影响 |
4.3 单轴压缩试验下砂岩试样的能量特征分析 |
4.3.1 能量特征公式与损伤机制 |
4.3.2 利用能量特征来分析试样损伤破坏过程 |
4.3.3 不同化学溶液对单轴压缩能量特征与损伤机制的影响 |
4.4 三轴压缩试验下砂岩试样能量特征分析 |
4.4.1 能量特征公式与损伤机制 |
4.4.2 砂岩试样三轴压缩能量特征 |
4.4.3 不同化学溶液对三轴压缩能量特征与损伤机制的影响 |
4.5 损伤变量 |
4.5.1 损伤变量定义 |
4.5.2 化学损伤对砂岩试样物理力学参数的影响 |
4.6 本章小结 |
5 不同化学溶液作用下砂岩的统计化学损伤本构模型 |
5.1 引言 |
5.2 单轴压缩条件下砂岩的化学损伤本构模型 |
5.2.1 自然状态下砂岩的损伤演化变量与本构模型 |
5.2.2 水化学作用下砂岩的损伤演化变量与本构模型 |
5.2.3 本构模型的应用与对比分析 |
5.3 三轴压缩条件下砂岩的化学损伤本构模型 |
5.3.1 自然状态下砂岩的损伤演化变量与本构模型 |
5.3.2 水化学作用下砂岩的损伤演化变量与本构模型 |
5.3.3 本构模型的应用与对比分析 |
5.4 本章小结 |
6 砂岩在经历化学侵蚀和冻融循环作用后力学特征劣化效应的试验研究 |
6.1 引言 |
6.2 试验介绍 |
6.2.1 试样选取与制备 |
6.2.2 试验仪器 |
6.2.3 溶液的配制 |
6.2.4 试验方法 |
6.3 单轴压缩试验结果分析 |
6.3.1 应力-应变关系曲线 |
6.3.2 峰值强度和弹性模量 |
6.3.3 峰值应变 |
6.4 三轴压缩试验结果分析 |
6.4.1 应力-应变关系曲线 |
6.4.2 强度特征 |
6.5 砂岩的损伤劣化机理 |
6.5.1 孔隙率和纵波波速 |
6.5.2 损伤变量 |
6.5.3 损伤对砂岩试样物理力学特征的影响 |
6.5.4 砂岩试样表面显微结构 |
6.5.5 砂岩内部的扫描电镜观察和能谱分析 |
6.6 本章小结 |
7 化学溶液和冻融循环共同作用下砂岩断裂力学特性及其物理特性的试验研究 |
7.1 引言 |
7.2 试验介绍 |
7.2.1 试验材料与方法 |
7.2.2 化学溶液的配制 |
7.2.3 试验方法与过程 |
7.3 砂岩试样物理特征试验结果分析 |
7.3.1 质量变化规律 |
7.3.2 孔隙率和纵波波速变化规律 |
7.3.3 化学溶液pH的变化规律 |
7.3.4 化学溶液溶出的离子浓度变化规律 |
7.4 砂岩试样力学特征试验结果分析 |
7.4.1 砂岩试样断裂韧度KIC试验结果分析 |
7.4.2 砂岩试样抗拉、抗压强度试验结果分析 |
7.4.3 砂岩试样断裂韧度KIC与抗拉、抗压强度相关性分析 |
7.5 化学冻融损伤劣化机理分析与探讨 |
7.5.1 砂岩的化学冻融损伤劣化规律 |
7.5.2 化学冻融耦合作用对砂岩力学特征的影响 |
7.5.3 微细观结构化学冻融腐蚀特征 |
7.5.4 化学冻融损伤机理分析 |
7.6 本章小结 |
8 干湿循环和化学腐蚀共同作用下单裂隙岩石单轴压缩破裂试验研究 |
8.1 引言 |
8.2 试验介绍 |
8.2.1 试样选取与制备 |
8.2.2 试验仪器 |
8.2.3 溶液的配制 |
8.2.4 试验方案设计 |
8.3 干湿循环和化学腐蚀共同作用下单裂隙试样单轴压缩试验 |
8.3.1 裂隙试样单轴压缩试验结果 |
8.3.2 裂隙试样单轴压缩应力应变曲线特征分析 |
8.4 干湿循环和化学腐蚀共同作用对裂隙试样变形特征的影响 |
8.4.1 干湿循环和化学腐蚀共同作用下完整试样变形特征 |
8.4.2 干湿循环和化学腐蚀共同作用下裂隙试样变形特征 |
8.5 干湿循环和化学腐蚀共同作用下裂隙试样强度损伤劣化效应分析 |
8.5.1 裂隙倾角对试样单轴压缩强度的影响 |
8.5.2 不同pH对裂隙试样单轴压缩强度的影响 |
8.5.3 溶液的化学成分对裂隙试样单轴压缩强度的影响 |
8.6 干湿循环和化学腐蚀共同作用下裂隙试样弹性模量劣化效应分析 |
8.6.1 不同裂隙倾角对试样弹性模量的影响 |
8.6.2 不同pH对裂隙试样弹性模量的影响 |
8.6.3 溶液的化学成分对裂隙试样弹性模量的影响 |
8.7 水化学作用下裂隙试样的破坏特征 |
8.8 本章小结 |
9 干湿循环和化学腐蚀共同作用下单裂隙试样破坏机制及其损伤本构关系 |
9.1 引言 |
9.2 干湿循环和化学腐蚀共同作用下单裂隙试样单轴压缩破坏机制 |
9.2.1 单裂隙试样的破坏过程和破坏方式 |
9.2.2 裂隙倾角对试样起裂位置和起裂方向的影响 |
9.2.3 破坏机理分析 |
9.3 单裂隙试样应力场的有限元分析 |
9.4 化学作用荷载耦合作用下裂隙试样损伤劣化机制分析 |
9.4.1 化学损伤劣化机制 |
9.4.2 受荷载损伤劣化机制 |
9.4.3 化学受荷载耦合损伤劣化机制 |
9.4.4 干湿循环和化学腐蚀共同作用的损伤演化方程 |
9.5 干湿循环作用下单裂隙试样损伤演化变量及其本构模型 |
9.5.1 单裂隙试样受荷载损伤演化变量与本构模型 |
9.5.2 干湿循环作用下单裂隙试样的损伤演化变量与本构模型 |
9.5.3 裂隙试样在化学和荷载耦合作用下的损伤本构关系 |
9.5.4 裂隙试样化学受荷载损伤模型演化曲线 |
9.5.5 本构关系的应用及对比分析 |
9.6 本章小结 |
10 结论与展望 |
10.1 结论 |
10.1.1 关于水-岩耦合作用 |
10.1.2 关于化学冻融耦合作用 |
10.1.3 关于干湿循环和化学腐蚀共同作用 |
10.2 创新点 |
10.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
四、冻结速度对铜川砂岩损伤CT数变化规律研究(论文参考文献)
- [1]短周期多频次冻融作用下红砂岩动静力学特性及其微观损伤机理研究[D]. 董浩. 河北建筑工程学院, 2020(01)
- [2]酸性环境下砂岩损伤的宏细观演化规律研究[D]. 李曙光. 西安建筑科技大学, 2019
- [3]冻融循环作用下砂岩变形破坏规律实验研究[D]. 丁盛鹏. 辽宁工程技术大学, 2019(07)
- [4]冻融循环作用下砂岩力学性质及损伤特性分形研究[D]. 方文. 中国地质大学, 2019(02)
- [5]岩石与岩体冻融损伤内涵区别及研究进展[J]. 秦世康,陈庆发,尹庭昌. 黄金科学技术, 2019(03)
- [6]液氮冷浸下煤体微观结构变化与热传导规律研究[D]. 任永婕. 河南理工大学, 2019(08)
- [7]西部冻结凿井白垩系弱胶结红砂岩冻融劣化机理试验研究[D]. 马永君. 中国矿业大学(北京), 2019
- [8]冻融损伤对砂岩力学特性影响的试验研究[D]. 聂鹏. 武汉大学, 2017(06)
- [9]CT技术在岩土工程研究中的应用[J]. 李晓宁,向铭铭,朱宝龙. 实验技术与管理, 2016(11)
- [10]裂隙岩石在复杂水化学环境下力学特征的试验研究与理论分析[D]. 韩铁林. 西安理工大学, 2016(08)