层状盐岩力学特性研究进展

盐岩具有孔隙度低,渗透率小,损伤自恢复和塑性变形能力大等特性.本文着眼于深部盐岩能源地下储备,在简要介绍国内外盐岩力学特性研究现状基础上,着重综述了近期关于层状沉积型盐岩工程力学特性研究的进展.层状盐岩压缩试验表明泥质硬石膏夹层对盐岩体的变形和破坏特性有明显的影响,揭示了复合岩体的变形和破坏机制;层状盐岩流变试验表明层状盐岩的蠕变主要由盐岩层控制,硬夹层的存在对溶腔围岩的长期蠕变起到抑制作用;为了深入了解界面的力学特性,开展了层状盐岩直接剪切试验、间接拉伸试验和界面微观分析试验,试验表明层状盐岩体中盐岩夹层界面具有较强的黏结力,这十分有利于盐岩溶腔的密闭性和稳定性;针对特殊的层状岩体提出了复合岩体Cosserat介质扩展本构模型,并应用于层状盐岩构造中能源储库稳定性分析中.最后指出了层状盐岩工程力学特性研究中值得关注的几个重点研究方向.      

基于Weibull分布的盐岩分数阶蠕变本构模型研究

采用流变程控仪对湖北江汉油田盐岩试样进行了三轴蠕变实验。基于Weibull随机分布获得岩石损伤变量随加载时间的变化形式,构建了变黏性系数Abel粘壶本构关系。基于分数阶微分理论,采用将变黏性系数Abel粘壶替代西原正夫模型中Newton粘壶的方法,建立了盐岩蠕变损伤本构模型,并采用最小二乘法拟合获得了该本构模型中的参数。通过拟合曲线对比发现,本文提出的盐岩分数阶蠕变本构模型在描述盐岩的蠕变全过程,尤其是加速蠕变过程中具有较明显的优势,并且验证了西元正夫模型为本文所提出的本构模型的一个特例。     

冲击载荷下盐岩的力学性能和本构关系研究

利用直径75mm的大尺寸SHPB实验装置开展盐岩的动态压缩性能实验研究,得到了其动态应力应变曲线。分析表明,在冲击压缩载荷作用下,盐岩材料有明显的损伤软化现象和应变率效应。针对实验曲线,通过引入描述材料强度随应变率强化的应变率增强因子和随不可逆变形发展而弱化的损伤因子,提出了含损伤率的相关动态本构模型,拟合得到的本构方程形式比较简单,能够较好地反映盐岩动态实验加载过程的主要特征,具有一定的工程应用价值。     

三轴加载下盐岩蠕变损伤特性的研究

基于不可逆热力学,采用内变量刻划岩石材料的不可逆变形历史,引入四阶损伤张量,建立了盐岩的蠕变损伤本构模型,对盐岩在复杂应力条件下的蠕变行为进行了描述,与实验结果比较表明该模型能较好的描述盐岩不同阶段的蠕变行为及其主要因素对盐岩蠕变特性的影响.     

盐岩地下新能源储备库高频注采热力耦合效应对围岩长期变形的影响

盐岩因其致密性被公认为地下储能的良好介质,随着我国双碳战略的提出,利用盐岩进行地下新能源存储备受关注。盐岩新能源储备库运营过程中的高频注采造成了盐岩溶腔温度和应力场的高频往复。本文对高频注采效应下盐岩新能源储库的长期形变进行了热力耦合计算,并与传统能源储库的变形过程进行了对比。结果表明：新能源储库在考虑热力耦合情况下围岩最大位移增大7.8%,相较于传统能源储库,热效应对新能源储备库的影响更为显著,在新能源储库的稳定性评估中应充分考虑热效应的影响。     

我国流变学研究最新进展——第2届全国流变学会议(1987年11月15—19日,成都)

会议由中国化学会、中国力学学会流变学委员会召开。出席会议的有各科研单位、高等院校、企业单位、油田、医疗卫生单位、新闻出版部门的代表共232人。共提出报告220篇,按内容分为邀请报告、非牛顿流体力学、粘弹理论和本构方程、固体流变学、流变测量学、工业流变学、高分子加工、多相高分子流变学、高分子流变学、生物流变学10个部分。已于会前编辑出版了第2届全国流变学会议论文详细摘要集《流变学进展》(Ⅱ)(韩式方、吴大诚主编,成都科技大学出版社出版),简要地反映了我国流变学各个方面的最新进展。      

采动岩体的流变与控制技术

指出采矿工程中岩体的稳定性研究焦点是破裂岩体的流变与控制技术,这给固体流变学研究带来严峻挑战和发展良机,本文较为全面地 采矿工程中巷道围岩变形,采场覆岩运动,岩层移动与围岩突出中的流变现象,以及与之相应的传统理论与控制技术,并为岩石流变学研究指出了新的发展方向。     

大型滑坡滑带土剪切流变特性研究

利用重力压密原理制样, 采用“陈氏加载法”, 对某大型滑坡滑带土剪切流变特性进行研究。选择伯格粘弹性本构模型描述滑带土的流变性状, 获得了滑带土的长期强度值, 并论述了长期强度在滑坡稳定性研究中的意义。     

用内蕴时间理论进行粘土流变性研究

利用内蕴时间理论对粘土的流变性进行了理论研究,提出了在假三轴条件下粘土的流变本构方程,并且利用粘土的流变试验对所得粘土流变本构方程进行了验证,结果表明用内蕴温度理论推导的粘土流变本构方程能准确地描述粘土的流变性。     

爆炸力学数值模拟中本构建模问题的讨论

就爆炸力学数值模拟中的本构建模问题的有关内容作了讨论,包括:波传播研究与材料的动态特性研究的相互依赖、容变律与畸变律的解耦与耦合、率型本构关系与失效准则、应变率效应与温度效应的等效性、加载本构关系与卸载本构关系以及流变过程与损伤演化过程的耦合等,并展望了今后的有关发展动向。     

盐岩储库区地面沉降预测与控制研究现状与展望

利用盐岩地层建设地下油气储库群已成为各国发展能源储备的重要方向,然而关于储库区地面沉降的研究至今仍处于探索阶段。由于地面沉降所造成的重大事故屡见不鲜,因此有必要集中力量研究盐岩库区地面沉降问题,为我国盐岩储库群的建设提供可靠的理论依据。本文主要从以下3个方面总结了近几十年来国内外学者在盐岩储库区地面沉降预测方面所做出的努力与成绩： （1）现场监测——法国、德国、美国先后建立了现场监测网络,获得了大量的长期监测数据;  （2）理论计算——我国学者于20世纪90年代末将随机介质理论引入到盐矿水溶开采地面沉降预测中,从而为储库区地面沉降预测提供了新的理论基础;  （3）数值模拟——欧洲学者利用FLAC2D 程序对盐岩储库区的地面稳定性进行了数值模拟,而我国学者则利用在新概率积分法的基础上建立起的预测模型成功进行了沉降预测模拟。此外,为了有效地控制库区地面变形,预留矿柱式水溶开采法在国外众多盐岩地下储库群建设中得以广泛应用。本文最后提出在后续研究中将重点着眼于地表变形随时间的发展过程,并对现有理论模型进行适当的修正以及利用现场实测数据进一步完善预测所需参数的选取方法,从而使预测结果更为准确可靠。     

黏弹性薄板蠕变屈曲的载荷-时间特性研究

通过对黏弹性薄板压屈的稳定性分析,着重讨论了蠕变屈曲载荷－时间的特性,理论分析表明：黏弹性薄板蠕变屈曲与材料的力学性能密相关,屈曲载荷不像弹性薄板为一定值,而是与时间相关的;在一定载荷下,经过一段时间后出现延迟屈曲,相关的实验研究也证实这一重要结论;这种延迟失稳问题在工程中有其重要的意义。     

金属蠕变与蠕变破坏理论综述

本文对金属在均匀单向与复杂应力状态下的蠕变与蠕变破坏行为及结构物蠕变下持久性发展了系统的试验与理论研究。 在试验研究中本文考虑了各种金属在恒应力与变应力下的行为,应力集中,加载方式对蠕变破坏的影响;同时还提出了材料的结构损伤的新的量测方法。     

ANALYTICAL ANALYSIS OF INTERFACIAL STRESSES IN FRP-RC HYBRID BEAMS WITH TIME-DEPENDENT DEFORMATIONS OF RC BEAM

In this paper, the effect of time-dependent deformations (such as shrinkage and creep) on the interfacial stresses between an RC beam and FRP plate is presented. For this end, a closed-form solution for such stresses in externally FRP plated RC beams including creep and shrinkage effects is presented. The developed model is formulated to predict the interfacial stresses at time ‘t’, in which the RC beams have been already subjected to creep and shrinkage effects. The adherend shear deformations have been included in the present theoretical analysis by assuming a parabolic shear stress through the thickness of the RC beam and the FRP panel. Contrary to some existing studies, the assumption that both RC beam and FRP panel have the same curvature is not used in the present investigation. This research is helpful for the understanding on mechanical behavior of the interface and design of the FRP-RC hybrid structures.     

MODELLING STRAIN-RATE-DEPENDENCY OF NATURAL SOFT CLAYS COMBINED WITH ANISOTROPY AND DESTRUCTURATION

The paper aims to investigate modelling the strain-rate-dependency of natural soft clays combined with anisotropy and destructuration using an elasto-viscoplastic model.The model is based on Perzyna’s overstress theory and the elastoplastic model S-CLAY1S.Tests at constant strain-rate and creep tests under both one-dimensional and triaxial conditions on several clays are simulated.Simulations highlight the loading scenarios in which it is necessary to account for anisotropy and/or destructuration in order to get accurate predictions.Comparisons between the predicted and measured results demonstrate that the proposed model can successfully reproduce the time-dependent behaviour of natural soft clays under different loading conditions.     

ANALYSIS OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF FROZEN CLAY AND MODIFIED S-M CREEP MODEL1)

为合理描述人工冻结法施工的矿井土层力学特性,对某矿井土样的重塑土进行单轴抗压强度实验和单轴压缩蠕变实验,得到重塑冻结黏土在不同温度及载荷加载等级下的应力-应变曲线和蠕变曲线。实验结果表明：冻结温度越低,土样的单轴强度越大;相同冻结温度下,土样的蠕变变形随着应力水平的升高而增大。单轴压缩蠕变的等时应力-应变曲线随时间发展向应变轴靠拢;土样经历初始蠕变和等速蠕变两个阶段,在较高应力水平下有进入加速蠕变的趋势;对S-M模型中各参数的意义进行修正并考虑温度的影响,得到人工冻结黏土改进S-M蠕变显式模型,然后采用粒子群算法对人工冻结黏土S-M蠕变模型参数进行优化。改进S-M蠕变显式模型理论计算值与实验值吻合良好,表明改进S-M蠕变显式模型能较好模拟人工冻结黏土的蠕变特性。改进S-M蠕变显式模型为人工冻土蠕变计算提供一种新方法。     

云母石英片岩的三轴蠕变试验研究

在三轴蠕变试验的基础上,通过对径向蠕变和轴向蠕变的比较研究,得出云母石英片岩的蠕变变形和长期强度特点:径向蠕变变形比轴向蠕变变形敏感,以径向蠕变长期强度作为长期强度更合理;围压越大,对径向变形的约束能力越强,径向蠕变长期强度和轴向蠕变长期强度均增加,径向蠕变长期强度与轴向蠕变长期强度的比值减小。同时指出进行径向蠕变研究的意义。     

Geometrical versus rheological transient creep closure in a salt cavern

An in-situ test performed in a brine-filled cavern proves that, when brine pressure decreases rapidly, the creep closure rate increases drastically. Conversely, a rapid pressure increase leads to “reverse” creep closure: cavern volume increases, even when, at cavern depth, fluid pressure is lower than geostatic pressure. It is tempting to explain these two phenomena by transient salt creep, a characteristic feature of salt rheological behavior commonly observed during laboratory creep tests. In fact, computations performed on an idealized cylindrical cavern excavated from a Norton–Hoff rock mass (a constitutive law that includes no transient component) prove that these two phenomena are, at least partly, of a structural nature: their origin is in the slow redistribution of stresses following any pressure change.