水-力耦合条件下砂岩声发射和能量耗散的颗粒流模拟

发布时间：2017-08-25 11:18

  本文关键词：水-力耦合条件下砂岩声发射和能量耗散的颗粒流模拟

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【摘要】：对砂岩进行水-力耦合三轴试验和声发射实时监测,得到水-力耦合作用下砂岩应力-应变曲线和声发射数据。根据试验条件和结果建立离散元颗粒流的水-力耦合双轴模型,研究砂岩声发射和能量演化规律。通过定义耗散能,用耗散能增量较好地诠释了声发射的发展规律。利用微破裂源可追踪声发射局域源,得到水-力耦合条件下的声发射空间分布和裂纹类型。研究表明:(1)孔隙水压力对颗粒的拖拽力削弱了颗粒间的平均接触力,从而降低了砂岩整体强度。(2)孔隙水压力反映出对弹性应变能有一定程度的反复"贮存和清空"作用,造成声发射能量相对离散和峰后的应力波动。(3)渗透压的存在提升了总输入能的耗散效率,降低了总输入能和弹性应变能,须综合考虑总输入能(弹性应变能)和耗散效率才能确定累计耗散能。(4)裂纹分布表现为可能出现与主剪切带呈一定夹角的伴生裂隙带,且受水-力梯度影响,进水端比出水端更密集。(5)张拉裂纹与剪切裂纹的比值于峰值强度处显著增加,峰后趋于稳定。
【作者单位】： 华侨大学岩土工程研究所;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;大连理工大学土木与水利学院;
【关键词】： 砂岩 水-力耦合 声发射 颗粒流程序 能量耗散
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)项目(No.2011CB013503) 国家自然科学基金项目(No.51374112) 福建省自然科学基金项目(No.2014J01160) 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目(No.SKLGDUEK1304)
【分类号】：TU45
【正文快照】： 1引言许多大型工程,如大型水利水电工程、地热开采工程、高放废料地质处置工程都涉及到深部岩体的开发与研究[1]。深部岩体常处在渗透压和地应力的复杂环境中。岩体内部微缺陷和微裂纹等的摩擦、形核、扩展并快速释放能量,是岩体损伤、失效与破坏的主要机制,在考虑水-力耦合作

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马衍坤;王恩元;李忠辉;刘杰;杜泽生;;煤体瓦斯吸附渗流过程及声发射特性实验研究[J];煤炭学报;2012年04期

2 李俊平;余志雄;周创兵;戴跃华;孟刚;陈从新;刘才华;;水力耦合下岩石的声发射特征试验研究[J];岩石力学与工程学报;2006年03期

3 赵阳升;杨栋;冯增朝;梁卫国;康志勤;;多孔介质多场耦合作用理论及其在资源与能源工程中的应用[J];岩石力学与工程学报;2008年07期

4 刘欣宇;刘爱华;李夕兵;;高围压条件下含充填裂隙类岩石水渗流试验研究[J];岩石力学与工程学报;2012年07期

5 杨艳;周伟;常晓林;花俊杰;;高心墙堆石坝心墙水力劈裂的颗粒流模拟[J];岩土力学;2012年08期

6 黄达;岑夺丰;黄润秋;;单裂隙砂岩单轴压缩的中等应变率效应颗粒流模拟[J];岩土力学;2013年02期

7 俞缙;李宏;陈旭;蔡燕燕;武娜;穆康;;渗透压 应力耦合作用下砂岩渗透率与变形关联性三轴试验研究[J];岩石力学与工程学报;2013年06期

8 黄达;岑夺丰;;单轴静 动相继压缩下单裂隙岩样力学响应及能量耗散机制颗粒流模拟[J];岩石力学与工程学报;2013年09期

9 孙金山;陈明;姜清辉;卢文波;周创兵;;锦屏大理岩蠕变损伤演化细观力学特征的数值模拟研究[J];岩土力学;2013年12期

10 穆康;李天斌;俞缙;蔡燕燕;刘士雨;涂兵雄;江浩川;;围压效应下砂岩声发射与压缩变形关系的细观模拟[J];岩石力学与工程学报;2014年S1期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘扬;成庆林;项新耀;王志国;魏立新;;注蒸气多场耦合驱油机理的多层次描述与分析[J];大庆石油学院学报;2011年03期

2 张树光;徐义洪;;裂隙岩体流热耦合的三维有限元模型[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2011年04期

3 李俊平;;滑坡灾害预防的若干问题[J];防灾科技学院学报;2010年04期

4 郭艳平;解武波;郑小平;;声发射技术及其在变压器局部放电检测中的应用[J];甘肃高师学报;2007年05期

5 赵静;冯增朝;杨栋;康志勤;;CT实验条件下油页岩内部孔裂隙分布特征[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2013年08期

6 高保彬;李回贵;刘云鹏;谢强;;单轴压缩下煤岩声发射及分形特征研究[J];地下空间与工程学报;2013年05期

7 李俊平;寇坤;汪潮;程贤根;王晓光;王红星;;深部开采的岩石(体)声发射/微震特征研究[J];安全与环境学报;2013年06期

8 高保彬;李回贵;李化敏;袁瑞甫;刘云鹏;;声发射/微震监测煤岩瓦斯复合动力灾害的研究现状[J];地球物理学进展;2014年02期

9 冯佳睿;高志勇;崔京钢;郭美丽;;准南斜坡带砂岩储层孔隙演化特征与有利储层评价:基于成岩物理模拟实验研究[J];地质科技情报;2014年05期

10 俞缙;穆康;李宏;蔡燕燕;张亚洲;;砂岩渗透性演化特性的孔隙率分布细观模拟分析[J];工程力学;2014年11期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 王艳梅;刘宝林;贾苍琴;;岩石细观力学试验方法研究综述[A];第二届全国地下、水下工程技术交流会论文集[C];2011年

2 李宏;唐春安;刘建军;李刚;;解算多场耦合过程的现状和研发设想[A];第三届废物地下处置学术研讨会论文集[C];2010年

3 李俊平;;滑坡灾害预防的若干问题[A];全国突发性地质灾害应急处置与灾害防治技术高级研讨会论文集[C];2010年

4 高保彬;李回贵;刘云鹏;谢强;;单轴压缩下煤岩声发射及分形特征研究[A];《地下空间与工程学报》vol.9 No.5[C];2013年

5 高保彬;李回贵;王晓蕾;李林;;单轴压缩下煤岩宏观破裂结构及声发射特性研究[A];煤矿冲击地压防治的创新与实践——全国防治煤矿冲击地压高端论坛论文汇编[C];2013年

6 高保彬;李回贵;李林;王晓蕾;于水军;;同组软硬煤煤样声发射及分形特征研究[A];煤矿冲击地压防治的创新与实践——全国防治煤矿冲击地压高端论坛论文汇编[C];2013年

7 高保彬;李回贵;李林;王晓蕾;于水军;;单轴压缩下煤岩声发射及分形特征研究[A];煤矿冲击地压防治的创新与实践——全国防治煤矿冲击地压高端论坛论文汇编[C];2013年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 孟筠青;煤层高压脉动注水防治煤与瓦斯突出理论与技术研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

2 黄书岭;高应力下脆性岩石的力学模型与工程应用研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2008年

3 陆菜平;组合煤岩的强度弱化减冲原理及其应用[D];中国矿业大学;2008年

4 贾善坡;Boom Clay泥岩渗流应力损伤耦合流变模型、参数反演与工程应用[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2009年

5 黄炳香;煤岩体水力致裂弱化的理论与应用研究[D];中国矿业大学;2009年

6 高保彬;采动煤岩裂隙演化及其透气性能试验研究[D];北京交通大学;2010年

7 刘延保;基于细观力学试验的含瓦斯煤体变形破坏规律研究[D];重庆大学;2009年

8 康志勤;油页岩热解特性及原位注热开采油气的模拟研究[D];太原理工大学;2008年

9 徐素国;层状盐岩矿床油气储库建造及稳定性基础研究[D];太原理工大学;2010年

10 路威;裂隙岩体水流—传热模型试验与计算理论研究[D];北京交通大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张浩然;煤矿瓦斯抽采技术研究及应用[D];太原理工大学;2011年

2 王燕杰;基于模糊物元分析的煤与瓦斯突出预测[D];太原理工大学;2011年

3 田辉;非饱和膨润土热—水—力耦合的数值模拟研究[D];北京交通大学;2011年

4 马海峰;高瓦斯煤层采动应力对采场瓦斯压力的影响研究[D];安徽理工大学;2011年

5 崔峰;急倾斜特厚煤层高阶段顶煤超前预爆研究[D];西安科技大学;2011年

6 李纪伟;降雨入渗作用下非饱和土渗流场与应力场耦合分析[D];华中科技大学;2011年

7 李志健;大强煤矿热害区巷道围岩温度场的多场耦合模拟分析[D];辽宁工程技术大学;2011年

8 李凯;油页岩原位开采水热力耦合模型与水力压裂规律研究[D];辽宁工程技术大学;2011年

9 张明德;岩溶隧道围岩渗流场分布和衬砌水压力特征研究[D];北京交通大学;2008年

10 魏晨慧;岩体开挖损伤区的热—流—力耦合模型研究[D];东北大学;2008年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宿辉;李长洪;;不同围压条件下花岗岩压缩破坏声发射特征细观数值模拟[J];北京科技大学学报;2011年11期

2 蒲传金;郭学彬;冯德润;雷俊学;谢刚;;边坡岩体初始损伤对爆破作用影响的微观分析[J];爆破;2007年03期

3 田开铭;;裂隙水交叉流的水力特性[J];地质学报;1986年02期

4 唐春安,徐小荷;缺陷的演化繁衍与Kaiser效应函数[J];地震研究;1990年02期

5 曹树刚;刘延保;李勇;张立强;;不同围压下煤岩声发射特征试验[J];重庆大学学报;2009年11期

6 王国艳;李树忱;杨磊;;初始损伤对岩体力学性质影响的试验研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年06期

7 张海波;王媛;王鲁明;张伟;;裂隙岩体动力特性的试验模拟研究[J];河海大学学报(自然科学版);2007年03期

8 丁晓良,俞善炳,丁雁生,寇绍全,谈庆明,郑哲敏;煤在瓦斯渗流作用下持续破坏的机制[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1989年06期

9 刘建军,刘先贵;煤储层流固耦合渗流的数学模型[J];焦作工学院学报;1999年06期

10 丁晓良,丁雁生,俞善炳;煤在瓦斯一维渗流作用下的初次破坏[J];力学学报;1990年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈红江;裂隙岩体应力—损伤—渗流耦合理论、试验及工程应用研究[D];中南大学;2010年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张大伦;国外声发射技术的研究简况[J];地质科技情报;1983年02期

2 陈中剑;杨庆新;;电磁声发射技术研究[J];大众科技;2006年06期

3 张彦吉;;论声发射技术在矿区地震监测的应用[J];黑龙江科技信息;2010年09期

4 张大伦;李世忠;;声发射技术在钻探工程中的应用[J];国外地质勘探技术;1992年01期

5 ;单通道声发射测试仪的试制[J];兰州大学学报;1977年02期

6 ;声发射[J];科技简报;1977年03期

7 熊庆国;声发射技术的现状与展望[J];工业安全与防尘;1996年07期

8 马成;;声发射技术在特种设备检测中的应用[J];科技致富向导;2011年08期

9 申剑坤;秦柳;;声发射在油气田开发中的应用[J];中国科技信息;2008年24期

10 郭小云;熊甜甜;樊刚;;关于声发射技术在岩石工程中应用的研究进展[J];科技信息(学术研究);2008年32期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 姚兵印;丁伟;;声发射技术及其发展[A];无损检测专业委员会第七届年会论文集[C];2000年

2 卢永;杨军;田韬;;探测地震电磁声发射的可能性[A];中国地震学会成立三十年学术研讨会论文摘要集[C];2009年

3 李光海;刘正义;;基于声发射技术的金属高频疲劳监测[A];2006年第二届七省区市机械工程学会科技论坛暨学会改革与发展研讨会论文集[C];2006年

4 陈中剑;杨庆新;焦阳;颜威利;;电磁声发射技术研究[A];电工理论与新技术学术年会论文集[C];2005年

5 李光海;刘正义;;基于声发射技术的金属高频疲劳监测[A];北京机械工程学会2006年优秀论文集[C];2006年

6 赵勇;;声发射技术及其在锅炉“四管”检测中的应用[A];增强自主创新能力 促进吉林经济发展——启明杯·吉林省第四届科学技术学术年会论文集（上册）[C];2006年

7 李典文;;岩石工程中的声发射技术研究与应用现状[A];岩石力学测试技术及高边坡稳定性——第二次湖北省暨武汉岩石力学与工程学术会议论文集[C];1990年

8 张忠政;巩建鸣;梁华;蔡文生;崔强;邵峰;;声发射技术在焦炭塔检测中的应用[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

9 徐秉汉;岳亚霖;;声频技术在压力运载装备建造和安全运行中的应用[A];安全与可靠性——2006流体机械与压力容器技术论坛论文集[C];2006年

10 李顺堂;崔维国;蔡宪法;;应用声发射技术对在役压力容器的检测方法[A];2002年晋冀鲁豫鄂蒙川沪云贵甘十一省市区机械工程学会学术年会论文集（河南分册）[C];2002年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 姚耀富;声发射技术为“亚健康”设备听诊[N];中国化工报;2009年

2 贺慧宇;声发射监测把脉桥梁安全[N];中国建设报;2008年

3 杨雄飞;应用声发射技术检测钢轨中裂纹扩展[N];世界金属导报;2014年

4 陈汝雄 张清华;用声发射技术检测容器[N];中国石化报;2003年

5 ;用声发射技术检测容器[N];今日信息报;2003年

6 胡忠民邋李勇;引进声发射技术检测罐车压力容器[N];金华日报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 梁艺军;光纤声发射检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年

2 赵静荣;声发射信号处理系统与源识别方法的研究[D];吉林大学;2010年

3 苗金丽;岩爆的能量特征实验分析[D];中国矿业大学（北京）;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈中剑;电磁声发射技术研究[D];河北工业大学;2006年

2 韩敬宇;基于声发射技术的风电叶片裂纹无线监测系统研究[D];北京化工大学;2010年

3 张建辉;电磁声发射数值模拟及实验研究[D];河北工业大学;2006年

4 姜波;声发射技术在化工设备检测中的应用[D];大庆石油学院;2007年

5 李颖;声发射仪校准系统的研究与实现[D];北京化工大学;2012年

6 高宏;声发射技术在动态摩擦过程中的应用研究[D];内蒙古工业大学;2009年

7 裔裕峰;声发射技术在混凝土结构健康监测方面的应用研究[D];汕头大学;2006年

8 孙德平;起重机梁声发射技术无损检测研究[D];武汉科技大学;2004年

9 李骥;基于声发射的裂纹建模与诊断[D];三峡大学;2014年

10 宁小波;声发射技术在复合材料损伤检测中的应用研究[D];中国民用航空飞行学院;2014年

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