不同围压作用下的力学和岩石声发射特性数值实验研究

运用岩石破裂分析RFPA2D系统,研究不同围压对岩石材料强度、变形特性、破坏形式的影响规律,进一步对不同围压下岩石破坏的声发射特性进行深入研究.从模拟结果可看出:随着围压的增大,岩石试件变形过程中的延性区间增长;所得到的围压与抗拉强度的关系是非线性曲线,说明使用的数值模拟系统能够反应出岩石复杂的、非线性的破坏过程.同时,通过研究岩石破坏过程中声发射的变化规律发现随着围压的增加,岩石声发射频度最大时刻存在滞后效应,且各阶段的力学行为造成不同阶段岩石内部的结构变化的特征信息.     

裂纹扩展时声发射信号特性讨论

根据单向拉伸条件下有预制裂纹和无预制裂纹试件的声发射检测结果，研究了细颈后裂纹扩展和非细颈裂纹扩展过程，得出了三条结论。（１）缩颈后裂纹扩展声发射信号很少。（２）未经大的变形的金属，裂纹扩展时释放出大量的声发射信号。（３）裂纹扩展释放声发射信号的条件是有位错滑移、位错雪崩或应力松驰释放出大量弹性能。     

准脆性材料（岩石）结构的尺度效应

由于岩石类准脆性材料存在特征长度,其尺度效应不再符合Weibull尺度效应统计理论.具有非均匀性的岩石类准脆性材料,一方面特征长度破坏了几何相似,另一方面其破坏前的能量释放是与均匀材料构件完全不同的.本文运用RFPA2D软件研究了由于具有特征长度的材料本身的非均匀性引起的尺度效应以及能量释放规律.同时,对河北省井陉地区石灰岩进行了单轴压缩试验,结果与数值模拟取得了很好的一致性.研究认为(1)对于无宏观裂纹、均质度为2的岩石材料结构,临界尺度随材料特征长度的增大而增大.在临界尺度范嗣内,材料单轴抗压强度随尺度的增加呈幂函数减小;(2)对于无宏观裂纹、均质度为100的岩石材料结构,不同特征长度的材料临界尺度几乎相同,均为100mm;(3)岩样声发射能量随尺度的增加而增加,是解释准确性脆性材料尺度效应的重要研究思路.     

冲旋钻头破岩机理仿真研究

介绍了冲旋钻井中冲旋钻头与岩石互作用有限元模型的建立过程，并对冲旋钻头在冲击旋转和单纯冲击载荷作用下的破岩过程进行了计算机仿真研究，描述了冲旋钻头破岩过程，求出了相应的钻头破碎岩石的深度、体积时程关系对比曲线，揭示了冲旋钻头的破岩机理——钻头在冲旋作用下破碎岩石的过程可分为4个阶段、钻头破碎岩石深度主要取决于冲击作用而与旋转作用关系不大、破岩体积在冲旋作用下比单纯冲击载荷作用下要大一倍左右，为冲旋钻头在石油工业中的进一步推广应用提供了理论依据。     

预裂裂纹对岩石试件应力分布及变形规律的影响

为了得到岩石预裂裂纹的最佳长度,基于Griffith强度理论,通过FLAC3D数值仿真软件进行模拟实验,研究预裂裂纹长度分别为0 mm、20 mm、50 mm、80 mm、110 mm和140 mm 6组岩石在剪切实验中的变形及其应力分布规律.实验结果表明:当预裂裂纹长度小于80 mm时,岩石在X方向上的位移分布不均匀,应力在裂纹周围影响范围较大;当预裂裂纹长度大于等于80 mm时,岩石在X方向上的位移分布逐渐均匀,裂纹尖端应力集中逐渐增大,但应力集中影响范围大幅度减小,说明随着预裂裂纹长度不断增大,岩石强度显著降低.最终得到岩石预裂裂纹的最佳长度为岩石长度的53%～73%.     

核燃料裂变破碎过程中静力学和动力学受力分析的对比研究

利用工程法和ANSYS软件对UO2/Zr核燃料裂变气体爆炸破碎过程进行了静力学近似分析和有限元动力学分析。结果表明:UO2/Zr发生塑性变形乃至塑性失效,主要与气体大小和材料自身屈服强度有关,表现为自然对数关系。塑性失效路径由内至外,孔的圆周首先塑性失效和破碎,随着裂变过程进行和气体冲击作用下,圆心连线上产生应力集中,最终连接贯通。静力条件下裂变气体使基体产生破碎需要更大的内压,而动力学条件下使材料发生破坏需要的冲击载荷变小。经过对比发现,静力学分析方法能够对反应气体裂变中的受力情况进行有效评估。     

聚合物微裂纹扩展的声发射监测与特征参量提取

聚合物断裂前的典型表征就是微裂纹的增多与聚集,利用高倍显微镜可以清晰地看到微裂纹的具体形状,从断裂理论来看,研究微裂纹损伤为深入研究聚合物微损伤机制提供科学依据.本文通过循环递增加载模式,研究PMMA的微裂纹扩展模式以及其与声发射特性之间的关系,研究加载速率与微裂纹损伤之间的关系,同时应用Felicity研究了材料的承载能力、以及Felicity效应与Kaiser效应之间的相互转化关系,建立了损伤因子D与Felicity比之间的关系式.实验证明声发射幅度、能量、振铃计数、持续时间等参数能实时预测PMMA的承载安全性.     

不同加载条件下岩石破坏产生的次声波信号特征试验研究

次声波是一种频率范围小于20 Hz的低频声波信号,其在滑坡监测预警中的应用探索受到越来越多关注.选取浙江地区的玄武岩、砂岩、灰岩及凝灰岩四种典型岩石,通过单轴压缩试验、岩桥剪切试验和结构面剪切试验,研究了岩石在多种不同加载条件下发生破坏所产生的次声波信号特征.试验结果表明:四种典型岩石在单轴压缩、岩桥剪切及结构面剪切条件下发生破坏过程中均产生明显的次声波现象,次声信号主频基本上集中在1 Hz～8 Hz范围内,且与岩性和加载方式之间均不存在明显的相关性;不同加载条件下岩石发生破坏所产生的次声信号累计振铃计数呈现明显递增性,总体在岩石破坏前后达到峰值,与岩性和加载方式之间亦不存在明显的关联.研究结果对浙江地区滑坡灾害次声监测预警具有一定参考价值.     

灰岩三轴循环力学特性及能量演化特征试验研究

岩石的三轴力学特性及变形破坏特征对于指导地下工程稳定具有重要的意义。针对徐州地铁地层中灰岩开展了常规三轴和三轴循环加卸载试验,基于围压变化,分析其应力应变曲线、强度特征、破坏模式和能量演化特征,确定了灰岩力学特性及能量演化特征。具体结论如下,围压的升高会造成灰岩的弹性模量、变形模量、峰值强度和损伤阈值均逐渐增大,破坏模式由拉伸破坏转变为剪切破坏;三轴循环加卸载下灰岩的材料属性劣化程度要低于常规三轴,裂纹的贯通网络要比常规三轴的更为复杂;循环加卸载过程中能量演化呈现不同趋势,可依据单个循环内弹性能快速降低和耗散能快速升高作为岩石破坏的前兆信息。研究结果可为徐州地铁隧道和硐室的开挖及支护提供一定的指导。     

干法室温振动制备超微颗粒的理论与应用

采用振动研磨的方法制备超微颗粒的理论研究表明,外力所作的功克服了材料的内聚力使材料发生局部变形,当局部应力超过临界剪切应力时产生断裂口,裂口的形成释放了物料内部的变形能,促使裂纹继续扩展形成新的表面,碰撞过程中振动能量转化为新生颗粒的表面能、热能和化学能.扫描电子显微镜和透射电子显微镜图像显示,研磨过程中固体颗粒于结构薄弱处发生塑性变形直至颗粒破碎,随着研磨时间的增加,颗粒不断细化,粒度分布趋于均匀.X射线衍射分析可见,样品的晶体结构和化学成分均未改变,颗粒细化过程中没有新物相产生.     

射孔对破裂压力及裂缝形态影响数值模拟研究

针对射孔对水力压裂过程中的破裂压力以及裂缝形态的问题，通过建立不同射孔方位和不同远场主应力条件下裂缝扩展模型，将位移不连续方法（DDM）应用于水力压裂过程中的力学分析研究，同时在裂缝扩展准则上运用修正了的G准则—F准则并进行裂缝扩展规律研究。根据不同射孔方位和不同远场主应力条件下裂缝扩展的模拟计算，在地应力大小和方位确定的情况下，破裂压力随着射孔方位的增大而升高，并且随着方位角的增大，裂缝形态会发生转向，而且裂缝壁面粗糙，会增大压裂液摩阻。对于实际的射孔参数优化设计和压裂施工具有参考意义     

牙轮钻头牙齿与岩石垂向互作用仿真模型

建立钻头牙齿与岩石的互作用仿真模型是实现钻头与岩石互作用仿真研究的核心问题之一。本文以岩石破碎力学为基础，从钻头牙齿与岩石的互作用特.点出发，突破通常的力/侵深曲线描述方法，推导出了钻头牙齿与岩石垂向互作用仿真模型。并在该模型中用岩石硬度、塑性系数和弹性系数来反映岩石的力学性质，从而使模型具有较宽的应用范围。     

广义干曲线模型在杉木人工林蓄积量测定中的应用

广义干曲线方程是研究林分生产力状况的有效方法.利用所建立的杉木人工林广义干曲线模型模拟不同立地、不同密度、不同年龄杉木人工林单株材积和林分蓄积量,并与杉木二元材积公式(《立木材积表》(Ly208-77))计算的相应单株材积和林分蓄积量进行对照,比较结果高度一致.说明运用该广义干曲线模型模拟不同集约经营条件下的杉木人工林具可行性,在生产实践中有可应用性.     

《孙子兵法》英译本的历时性描写研究

霍姆斯与图里建立的描写翻译学理论,将翻译置于历史文化背景下进行研究,不仅拓宽了翻译研究的范围,也为典籍英译的研究提供了崭新的视角.从历时性角度考察典籍英译,全面客观地描述不同历史条件下产生的同一原著的不同译本、译者的策略以及影响翻译过程的社会历史文化因素等翻译现象,能够促使我们对翻译有更深的理解和正确的定位.自1905年第一部《孙子兵法》英译本问世至今,百余年间共出现三十余种译本.按历史阶段对《孙子兵法》的重要译者及优秀译本进行分析,总结各阶段译本的主要共性,探讨影响翻译的社会文化历史因素及译本产生的影响,是运用描写翻译学理论对典籍英译进行研究的积极尝试.     

上海市公交网络拓扑性质研究

运用复杂网络理论研究上海市公交网络.分别以公交站点完全连接、公交线路和公交站点邻近连接建立了3种不同的网络.以Matlab软件为辅助工具,得出上海市公交网络的拓扑结构,和一些静态几何量及其统计性质,如度分布、群聚系数、平均路径长度及介数等.运用这些静态几何量进行网的拓扑性质分析.     

锚杆支护技术在松软破碎煤巷的推广和应用

通过对成庄矿特殊地质条件下的锚杆支护机理分析,导出松软破碎煤顶条件下岩石铰拱结构平衡方程式和锚杆支护结构体变形破坏警戒值计算公式,并利用数值模拟监控法进行了设计,应用于回采巷道支护工程,最终探索到一条适合成庄矿松软破碎煤顶条件下推广使用锚杆支护技术的行之有效的支护方式。     

酸处理降低地层破裂压力的计算分析

针对超深储层的破裂压力很高，对压裂施工设备的功率和承载能力要求更高，在施工安全上存在一定隐患的实际，研究了超深储层的破裂压力模型以及利用岩石力学性质的酸敏性，采取酸化预处理降低地层破裂压力，建立了射孔井筒破裂压力预测模型，分析了酸化预处理降低地层破裂压力机理。利用西部某深层气藏岩样室内酸处理前后岩石弹性模量、泊松比和岩石抗压强度变化结果，计算了该气藏酸处理前后的破裂压力，结果表明酸预处理后破裂压力大幅下降，对降低压裂施工压力有重要作用。为在现有工程条件和技术条件下，准确预测破裂压力和施工压力、合理选用施工设备、降低储层改造的工程风险提供了方法。     

基于边界效应模型对高温后花岗岩断裂破坏预测

为分析高温后岩石断裂破坏特性并预测其断裂破坏,采用考虑岩石颗粒尺寸边界效应模型对不同温度(25～900℃)作用后鲁灰花岗岩断裂破坏进行研究。研究结果表明:常温下鲁灰花岗岩边界效应模型离散系数β取2. 0左右,可通过已知抗拉强度和一种尺寸下的三点弯试验数据的方法得到高温作用后鲁灰花岗岩的边界效应曲线,与其他三种岩石进行对比并验证了方法的正确性;分析不同温度对考虑岩石颗粒尺寸边界效应模型的影响,提出在模型中增加温度系数α_T,得到不同温度下鲁灰花岗岩α_T的变化;根据确定的参数建立不同温度作用后鲁灰花岗岩断裂破坏全曲线,对其断裂破坏进行预测。     

认知视角下英语学习者听力问题研究

听力理解是一个繁杂而积极的过程,在语言学习中听力起着重要的作用.但由于听力自身的特点,听力研究曾一度被忽视,而学生的听力问题更是没有得到重视.本研究运用Anderson的听力过程三阶段模式,从认知视角探索学生在听力过程中所面临的问题与困难.40名来自内蒙古工业大学的大学一年级学生参与本研究.本研究采用学生日记及采访的方式收集数据.研究结果表明:学生在听力过程中存在的主要问题有8类.在听力过程的三个阶段,学生存在的问题较多的是在接收信息阶段.因此教师在听力教学过程中要注重听力信息接收阶段学生存在的问题,采用不同的教学方法更好地帮助学生提高听力理解能力.     

钻进过程中井壁稳定性动态分析

现有的井壁稳定研究大多都属于静态的研究，并且将岩石近似为力学性质恒定的各向同性体，所得出的结论相对于钻井工作这一动态过程中所出现的真实情况会产生一定的误差。根据Mohr-Coulomb强度准则推导出的钻井液安全密度窗口计算公式，得到了适用的钻井液密度安全范围，然后利用有限元分析中的单元生死技术，模拟了钻井工程中井眼延伸和钻井液向地层渗透进而形成泥饼和污染带的过程，并将模拟得出的结果与理论计算出的钻井液安全密度窗口相结合，研究了在动态条件下更符合真实钻井过程的井壁应力变化规律。