摘要：为研究岩石材料静态和准动态加载试验的应变率界限值,以若干硬岩试件在不同应变率加载条件下的试验数据为基础,借助统计学理论与方法,定量分析岩石动态抗压强度与静态抗压强度之比值与应变率的相关性大小,得到硬岩试件的强度参数与应变率之间的规律性关系,进而得到岩石材料静态和准动态加载试验的应变率界限值,即加载应变率<5×10-4s-1时为静态试验,此时均保持在1.00附近,近似为常数,岩石强度与应变率无相关性;5×10-4s-1<<102s-1时为准动态试验,此时与应变率为幂函数关系,岩石强度与应变率表现出较强或显著相关的特性。

摘要：利用变频动态加载岩石力学试验系统对直径为50 mm,长度分别为50,75,100,125 mm的花岗岩试样进行中低应变率范围内的加载试验。研究结果表明:(1)试样强度具有显著的应变率依赖性,随着应变率增大,压缩强度近似以乘幂关系增大。(2)静载和准动态加载条件下,岩石强度基本上随试样长度的增加而减小。(3)不同应变率加载条件下,直径为50 mm的试样,长径比不小于2时,方能取得基本稳定的试验结果。(4)峰值应变随试样尺寸的增大逐渐减小。(5)割线模量E50和线性段弹性模量Et随试样尺寸的增大而增大,且Et>E50。(6)破裂形式具有显著的应变率效应,随着应变率的增高,破碎程度加大;其尺寸效应则表现为:应变率10-2s-1时,破裂形式则直接由锥形破裂变为剪切破裂。

摘要：岩石渐进性破坏过程分为5个阶段:裂纹闭合阶段、弹性阶段、裂纹起裂和稳定扩展阶段、裂纹加速扩展阶段和峰后段。利用变频动态加载岩石力学试验系统,研究不同应变率加载条件下岩石破坏过程中的特征应力,即起裂应力、扩容应力以及峰值强度,结果显示,特征应力随应变率的变化情况基本满足以下规律:应变率ε&5×10-4s-1时,特征应力随着应变率的增长而增长,表现出较强的率敏感性。而3个量纲一的参数,即起裂应力和扩容应力与峰值强度的比值以及起裂应力与扩容应力的百分比分别为50%～60%,70%～80%和80%～90%,与应变率无明显相关性。基于能量守恒法则,对岩石破坏过程中的能量特征及能量机制进行分析,结果表明:岩石单位体积吸收的总应变能和弹性应变能均随应变率的增长而增长,损伤应变能则随着应变率的增长先增大后减小。吸收的总应变能和弹性应变能随应变率的变化规律与应力随应变率的变化规律一致,即ε&5×10-4s-1时,吸收的应变能和弹性应变能则随应变率的增加而增加,具有较强的敏感性。应变率一定的情况下,岩石所吸收的应变能主要以弹性应变能的形式储存,损伤应变能基本保持不变,临近峰值点时岩石中损伤应变能才有所增加;一旦过了峰值点,岩石中储存的弹性能快速释放,体现在应变–应变能曲线上则为弹性应变能曲线的迅速下降和损伤应变能曲线的迅速上升。

摘要：边坡、隧洞、矿井等岩土工程的失稳过程都伴随着岩体的扩容现象,研究各种工程岩体的扩容特性对工程岩体稳定性评价有重要意义。采用TAW-2000电液伺服岩石三轴试验机,通过对8种岩样的单轴、三轴压缩试验结果分析,获得了低围压下的应力–体积应变曲线,寻求不同岩石的扩容起始点的的变化规律,揭示岩石扩容起始特性与峰值点特性的对应关系。研究结果表明:①岩石扩容起始点处的应力随着围压的增大而增大,并且相比峰值点应力变化,扩容起始点的应力随着围压的变化更强烈;②分别定义了岩石的扩容起始点与峰值点的应力比和应变比计算公式,应力比和轴向应变比呈现很强的线性相关性,并且与其岩性和围压无关。如果确定了峰值点的应力应变关系,便可以较方便地找到岩石的扩容起始点。通过岩石扩容起始点与峰值点变化规律的研究,找到了一条确定岩石扩容起始点的新思路,对岩石的长期强度预测提供了理论依据。

摘要：对国内外地下采掘诱发山体崩滑案例与研究现状进行详细归纳,系统总结此类地质灾害发生的主要特点。为进一步加深对采动滑坡机制的认识,以重庆武隆鸡尾山崩滑灾害为例,采用基于连续介质的离散元方法,建立鸡尾山崩滑体大型三维数值模型,借助GPU高性能加速计算技术,再现滑坡体在地下采掘作用下的失稳破坏过程,研究地下采掘对坡体应力场和位移场的影响,分析崩滑体的形成机制与运动规律。研究结果表明:鸡尾山崩滑体的发生过程为"前缘关键块体外侧局部崩塌→后缘坡体整体滑动→岩溶带剪断突破失稳",并从应力和变形的角度对这一失稳模式进行精细分析,认为地下采掘是导致鸡尾山崩滑发生的主要诱发因素。

摘要：内罗毕-马拉巴铁路工程是东非"北方走廊"的重要组成部分,是非洲内陆国家发展经济的主干线。铁路线路工程穿越的东非大裂谷,地质复杂、火山地貌、断裂带和拉张裂缝等不良地质极为发育,而东非大裂谷铁路工程建设的研究资料十分匮乏。为了研究穿越东非大裂谷的铁路线路,本文首先介绍了东非大裂谷地形、地貌、裂谷的发育机理、区域断裂分布,然后以铁路沿线经济控制点为主轴,制定了穿越东非大裂谷铁路线路3大通道。分别对线路3大通道穿越的地形、地貌比选,穿越的地层、断裂和地裂缝比选,穿越地震、火山发育比选以及穿越的不良地质灾害比选,最后比选各线路通道的投资以及优、缺点,最终推荐南线通道方案。该线路方案得到肯尼亚政府的肯定和采纳。目前内马铁路正试运营,实践表明内马铁路裂谷段选线是较为成功的,可为同类工程提供借鉴。

摘要：区域地质灾害预警模型是气象诱发地质灾害防治的基础科学问题。新疆广泛发育冻融型地质灾害与冰川型地质灾害,这两类灾害受控于温度与降雨两个诱发因素,以往的区域地质灾害预警多考虑降雨,缺乏这两类地质灾害的温度-降雨双因素预警模型。为此,以新疆伊犁谷地冻融型地质灾害与昆仑山北麓冰川型地质灾害为研究对象,在地质灾害发育规律与主要诱发因素分析的基础上,对新疆地质灾害进行预警亚区区划,根据温度指标和降雨指标与地质灾害关系分析,建立了温度-降雨双参数地质灾害预警模型。结论如下:(1)新疆冻融型地质灾害主要分布在伊犁谷地,主要为春季温度升高和降雨诱发黄土滑坡;冰川型地质灾害主要分布在昆仑山北麓,主要为冰川融水与暴雨诱发泥石流,具有垂直分带发育特征。(2)选取灾害当日最高气温、最低气温、当日温差等参数,表征温度指标;选取当日雨量、灾害前7 d有效雨量表征降雨指标;温度指标与降雨指标作为预警模型的基础指标。(3)以当日最低气温、灾害前7 d有效雨量作为预警参数,建立了伊犁谷地3—6月冻融型地质灾害预警模型;以当日最高气温、灾害前7 d有效雨量作为预警参数,建立了昆仑山北麓6—9月冰川型地质灾害预警模型。

摘要：超深层海相碳酸盐岩储层油气资源丰富,是我国油气“增储上产”的重要领域。超深层油气储层受高应力和高温共同影响,此时岩石的力学特性发生明显变化,这增大了破岩难度,增加钻井事故概率,制约着超深层油气资源勘探进程与效益开发。本文采用三轴压缩试验和工业CT扫描重构相结合的手段对超深层海相碳酸盐岩储层岩石进行了不同围压下的力学试验,并对试验后试样的细观破裂形态进行了重构研究。研究表明,围压对岩石的强度、变形特性以及破裂特征有重要的影响;随着围压的增大,岩石的峰值强度、弹性模量、峰值应变以及残余强度均增大;单轴条件下岩石主要以轴向劈裂为主,随着围压的增大,逐渐转为剪切破坏;单轴压缩条件下岩石的裂缝数量、裂缝体积以及平均裂缝宽度均高于三轴压缩条件下,表明围压的存在抑制了裂缝的扩展。研究成果对于深层油气资源勘探开发具有重要意义。

摘要：页岩储层岩体结构复杂,天然裂缝网络发育,储层压裂改造过程中大量天然裂缝激活,形成复杂的水力裂缝网络,大幅增加储层渗流能力。因此,储层压裂改造技术是实现页岩油气商业开发的关键技术之一。页岩储层压裂涉及到多个物理过程的相互作用及大量裂缝的动态拓展,是一个典型的流固耦合力学问题。其中:数值模拟是研究压裂裂缝扩展机制、缝网动态演化过程及压裂优化设计的重要手段之一,是近些年油气开发领域的研究热点。针对该问题,本文首先分析了页岩储层压裂的特点及主要流固耦合力学过程,并对主流数值模拟方法的特点进行了总结;其次,从复杂压裂缝网动态演化模拟和储层尺度压裂模拟两个角度对近些年取得的主要进展进行了总结;最后,依据压裂模拟的研究现状及实际工程需求,对页岩储层压裂数值模拟的发展趋势进行了展望。

摘要：从岩石细观非均质性的特点出发,采用RFPA2D-Flow软件对单孔和双孔数值模型进行压裂计算,研究岩石非均质性对水力压裂的响应,重点探讨双孔模型孔间"吸引"效应对裂纹演化形态的影响。岩石细观单元的力学、水力学特性由统计分布生成以体现岩石的随机不均质性,水力压裂过程中流体压力传递通过单元渗流-损伤耦合迭代来实现。数值计算结果表明:(1)岩石非均质性影响裂缝的扩展形态,导致水力裂纹尖端微裂纹的分支。随着均质度的增加,水力裂纹的扩展形态变得更加平直光滑,单孔模型两侧裂纹更加对称,双孔间裂纹的连通性变差。(2)岩石的非均匀性对于岩石的起裂压力和地层破裂压力影响较大。随着均质度的增大,起裂应力和地层破裂应力增大,并且两者间的差值逐渐变小,在储层为均质的条件下,两者几乎相等。(3)相同的边界条件下,均质模型的应力分布曲线光滑连续,非均质模型的应力分布曲线呈现出明显波动,井眼对称剖面上的应力分布不尽相同,反映了细观单元强度非均匀性及裂缝扩展形态对应力分布的影响。(4)双孔模型孔间存在孔隙水压力增加带,孔间产生"吸引"效应,双孔方位影响临界压力。研究结果对水压裂试验设计和现场压裂施工具有一定的参考意义。