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裂隙-孔隙双重介质模型下的复杂裂隙岩体示踪传质特性
1
作者 宁佳祺 冯子军 高祺 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第7期2904-2913,共10页
为了深入研究地热储层中采灌井间的连通性及水力联系,使用COMSOL Multiphysic构造裂隙-孔隙双重介质数值模型,对深部裂隙岩体渗流及示踪运移进行模拟。分析了裂隙岩体中与主流线方向呈不同倾角的裂隙组的开度、岩体基质的扩散系数和渗... 为了深入研究地热储层中采灌井间的连通性及水力联系,使用COMSOL Multiphysic构造裂隙-孔隙双重介质数值模型,对深部裂隙岩体渗流及示踪运移进行模拟。分析了裂隙岩体中与主流线方向呈不同倾角的裂隙组的开度、岩体基质的扩散系数和渗透率对示踪剂突破曲线(breakthrough curve, BTC)的影响。结果表明:裂隙内水的对流是影响浓度运移的主要因素;随着裂隙开度增大,示踪剂运移的速率和峰值浓度增大,且示踪剂运移受裂隙开度的影响程度随裂隙组倾角增大而呈减小趋势;岩体基质扩散系数和渗透率对示踪剂的浓度时空分布影响显著;随着基质扩散系数增大,示踪剂迁移的延迟效应提高;随着基质渗透率增大,储层的压力和浓度分布各向异性降低,出口边界处的浓度分布更加均匀。 展开更多
关键词 裂隙-孔隙双重介质模型 示踪运移 对流扩散 突破曲线
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高温高压下不同结构形式裂缝充填花岗岩热力学特性
2
作者 阴伟涛 冯子军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2660-2674,共15页
深部干热岩地热能储层一般为非完整岩体,含有大量因地质构造运动形成的裂缝。构造裂缝随后被热液充填,这种储层被称为裂缝充填储层。为指导深部干热岩地热开发,利用太原理工大学自主研制600℃高温高压岩体三轴试验机研究了中国山西芦芽... 深部干热岩地热能储层一般为非完整岩体,含有大量因地质构造运动形成的裂缝。构造裂缝随后被热液充填,这种储层被称为裂缝充填储层。为指导深部干热岩地热开发,利用太原理工大学自主研制600℃高温高压岩体三轴试验机研究了中国山西芦芽山花岗岩母岩(Ⅰ类花岗岩)、热液充填体(Ⅱ类花岗岩)、充填体与母岩胶结界面横向贯通试样花岗岩(Ⅲ类花岗岩)、充填体与母岩胶结界面纵向贯通试样花岗岩(Ⅳ型花岗岩)等4类花岗岩高温(500℃)高压(20 MPa围压)条件下的热力学特性。研究得出4类花岗岩热膨胀系数随温度升高可分为低温缓慢波动段、中低温快速增加段以及中高温快速减小段3个阶段。4类花岗岩弹性模量随温度升高先缓慢增加后快速降低,溶蚀孔隙结构以及低键合强度矿物的存在导致热液充填体弹性模量最低。此外,得出裂缝充填花岗岩体内原生裂缝闭合的临界温度大约为200℃;胶结界面附近充填体恢复弱面结构特性的临界温度为250℃左右。最后,得出了4类花岗岩高温高压条件下的破坏形式。裂缝充填花岗岩体内的母岩粗晶粒边界处、热液充填体溶蚀孔隙处和胶结界面处极有可能会在水力压裂建造储层过程中形成大范围高效导水通道,为干热岩地热开采储层建造理论和技术提供新的思路。 展开更多
关键词 裂缝充填花岗岩 高温高压 微观结构 矿物特征 热力学特性 干热岩地热开发
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高温三轴应力下无烟煤、气煤煤体渗透特性的试验研究 被引量：48
3
作者 冯子军 万志军 +4 位作者 赵阳升 李根威 张源 王冲 朱南京 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期689-696,共8页
利用自主研制的600℃20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机系统,分别研究大尺寸(φ200mm×400mm)晋城无烟煤和兴隆庄气煤试样在恒定500m原岩应力(侧压系数1.2)条件下不同温度时渗透特性的演化规律。结果表明:(1)在室温～300℃中低温... 利用自主研制的600℃20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机系统,分别研究大尺寸(φ200mm×400mm)晋城无烟煤和兴隆庄气煤试样在恒定500m原岩应力(侧压系数1.2)条件下不同温度时渗透特性的演化规律。结果表明:(1)在室温～300℃中低温段,煤体渗透率随温度的变化存在一个阈值温度。当温度达到阈值温度时,渗透率降至最低值。(2)在300℃～600℃高温段,煤体渗透率随温度的变化存在一个峰值温度,峰值温度处渗透率为该温度段内的最大值。(3)煤体渗透率随温度的变化呈现阶段性:室温至阈值温度为第一阶段,渗透率随温度的增加而降低;阈值温度至峰值温度为第二阶段,渗透率随温度的升高而增加;高于峰值温度后,渗透率随温度的增加而降低。(4)渗透率随温度变化的阈值温度和峰值温度与煤阶有关。无烟煤渗透率的阈值温度是150℃～200℃,峰值温度为450℃～500℃,而气煤渗透率的阈值温度为200℃～250℃。 展开更多
关键词 采矿工程 高温高压 无烟煤 气煤 渗透率
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热力耦合作用下无烟煤煤体变形特征的试验研究 被引量：20
4
作者 冯子军 万志军 +3 位作者 赵阳升 李根威 张源 王冲 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1624-1630,共7页
利用自主研制的"600℃20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机"系统,研究φ200mm×400mm大尺寸无烟煤试样在恒定500m原岩应力状态(轴压12.5MPa、围压15MPa),以10℃/h的升温速率从20℃升至600℃过程中的变形规律。试验结果表... 利用自主研制的"600℃20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机"系统,研究φ200mm×400mm大尺寸无烟煤试样在恒定500m原岩应力状态(轴压12.5MPa、围压15MPa),以10℃/h的升温速率从20℃升至600℃过程中的变形规律。试验结果表明:随着温度的升高,无烟煤煤体的变形可分为3个阶段,即20℃～200℃热膨胀阶段、200℃～400℃缓慢压缩阶段和400℃～600℃剧烈压缩阶段。其中,400℃～450℃为无烟煤煤体变形由脆性机制转变为韧性机制的临界温度范围,温度和压力是影响无烟煤煤体变形脆-韧性转变的主要因素,且具有明显的温压等效性,即较高的临界温度所需转化压力较低。热力耦合作用和热解产气是影响煤体变形的关键因素,尤其在高温阶段,热解产气对变形起到主控作用。 展开更多
关键词 采矿工程 温度 压力 无烟煤 热解 脆-韧性转变
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热破裂花岗岩渗透率变化的临界温度 被引量：22
5
作者 冯子军 赵阳升 +1 位作者 张渊 万志军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1987-1992,共6页
利用600℃20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机测量了“鲁灰”花岗岩（φ200 mm×400 mm）在三轴应力作用下升温过程中渗透率的变化。发现热破裂花岗岩的渗透率随温度变化存在一个临界温度Tc,即300℃。低于该临界温度时,渗透率较小... 利用600℃20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机测量了“鲁灰”花岗岩（φ200 mm×400 mm）在三轴应力作用下升温过程中渗透率的变化。发现热破裂花岗岩的渗透率随温度变化存在一个临界温度Tc,即300℃。低于该临界温度时,渗透率较小,其量级为10-19m^2,并且增幅较小;高于该温度后,渗透率出现了突变,且增幅较大,300～400℃,其数值增加一个量级,为10-18m^2;在400℃时,渗透率的数量级增大至10-17m^2。同时采用MPV-SP显微光度计定量地研究了“鲁灰”花岗岩试样20～400℃热破裂过程中裂纹数量的变化。长度大于5μm（即l〉5μm）和长度大于10μm（即l〉10μm）的微裂纹数量出现两个峰值,并且l〉5μm的微裂纹数量变化的峰值温度均小于l〉10μm的微裂纹数量变化的峰值温度;300℃后l〉10μm的微裂纹数量增加较快,其增加速率约1个/10℃。300℃后微裂纹的快速增加是导致热破裂花岗岩渗透率突然增加的主要原因。 展开更多
关键词 热破裂 花岗岩 渗透率 临界温度 细观特征
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热力耦合作用下无烟煤变形过程中渗透特性 被引量：11
6
作者 冯子军 赵阳升 +3 位作者 万志军 李根威 王冲 张源 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期86-90,共5页
利用自主研制的"600℃20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机"系统,研究了在500m原岩应力状态下(轴压12.5MPa,侧压15.0MPa)大尺寸无烟煤试样(200mm×400mm)从室温升至600℃过程中变形和渗透率的演化规律,分析了不同变形... 利用自主研制的"600℃20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机"系统,研究了在500m原岩应力状态下(轴压12.5MPa,侧压15.0MPa)大尺寸无烟煤试样(200mm×400mm)从室温升至600℃过程中变形和渗透率的演化规律,分析了不同变形阶段中渗透率变化规律。结果表明:无烟煤试样的变形随温度的升高可以分为体积膨胀、缓慢压缩和剧烈压缩3个过程,每个过程中渗透率表现为体积应变的单值函数。体积膨胀阶段随着试样体积的膨胀增大,渗透率大幅度下降;缓慢压缩阶段由于热解气体的产出使得煤体内孔隙裂隙网络发育,渗透率不断增大;剧烈压缩阶段渗透率处于减小趋势,但最终仍保持在较高水平。通过曲线拟合发现,缓慢压缩阶段渗透率与体积应变具有明显的线性规律,剧烈压缩阶段二者为指数关系。 展开更多
关键词 热力耦合 无烟煤 变形 渗透率 温度 压力
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煤的热解破裂过程——孔裂隙演化的显微CT细观特征 被引量：39
7
作者 冯子军 赵阳升 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期103-108,共6页
利用μCT225FCB型高精度工业CT试验机进行了不同温度下褐煤、气煤细观结构演化的显微CT试验,发现煤在低温阶段(<300℃),由于煤中水分和自由气体的散失而产生大量裂纹;在高温阶段(>300℃),有机质的热解导致煤中大量孔隙裂隙的形成... 利用μCT225FCB型高精度工业CT试验机进行了不同温度下褐煤、气煤细观结构演化的显微CT试验,发现煤在低温阶段(<300℃),由于煤中水分和自由气体的散失而产生大量裂纹;在高温阶段(>300℃),有机质的热解导致煤中大量孔隙裂隙的形成,煤的这种产生孔隙裂隙的方式与无机岩石(如花岗岩、砂岩等)明显不同,称这种因热解作用导致煤等一类富含有机质的岩石发生破坏的现象为热解破裂。与无机岩石的热破裂过程相比,煤的热解破裂在破裂机理、裂纹起始位置、裂纹形态方面具有显著的独特性。煤热解破裂过程中,当温度低于300℃时因煤中自由水和自由气体的散失而形成以细长裂纹为主的孔隙裂隙系统;当温度高于300℃时因煤中热解产物的逸出而形成以圆形或椭圆形孔洞为主的孔隙裂隙系统。300℃前新生裂隙不仅起始于煤中的硬质颗粒之间,更普遍的起始于有机质中;300℃后孔隙裂隙的形成主要起始于有机质内。 展开更多
关键词 煤 热解破裂 显微CT 细观特征
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高温4000m静水压力下钻进过程中花岗岩体变形特征 被引量：3
8
作者 冯子军 赵阳升 +3 位作者 赵金昌 万志军 董付科 张源 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第A02期4108-4112,共5页
为从高温岩体中提取热能,需向热能储层花岗岩层中施工深部钻孔,钻孔的稳定性将影响钻井施工的进展,但钻孔的稳定性又受其围岩变形的影响。因此,为研究高温高压下钻孔围岩的变形特性,利用中国矿业大学600℃20MN伺服控制高温高压岩体三轴... 为从高温岩体中提取热能,需向热能储层花岗岩层中施工深部钻孔,钻孔的稳定性将影响钻井施工的进展,但钻孔的稳定性又受其围岩变形的影响。因此,为研究高温高压下钻孔围岩的变形特性,利用中国矿业大学600℃20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机系统,模拟研究4000m静水压力下,不同温度时钻孔施工过程中花岗岩体的变形特征,结果表明:(1)恒温恒压下花岗岩体钻进过程中的变形呈现明显的蠕变特征,轴向和侧向变形均具有完整的初始蠕变和稳态蠕变;(2)不同温度下钻进过程中花岗岩轴向和侧向变形量随温度的增加而增大,且存在温度阈值,为150℃～300℃;(3)4000m静水压力下花岗岩体钻进过程中,300℃时开始出现明显的加速蠕变过程,500℃时产生蠕变破坏。? 展开更多
关键词 岩石力学 高温高压 花岗岩 钻井 变形 临界温度 高温岩体
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龙芯1号处理器结构级功耗评估有效性分析 被引量：4
9
作者 冯子军 肖俊华 胡伟武 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第9期1190-1195,共6页
结合龙芯1号处理器实际设计过程,介绍了处理器功耗评估的方法和功耗模型,分别对结构级、电路级功耗评估和实际芯片3种情况进行测试程序仿真.经过量化分析和比较表明:结构级功耗评估具有仿真速度快、评估结果误差和测试程序相关,并且同... 结合龙芯1号处理器实际设计过程,介绍了处理器功耗评估的方法和功耗模型,分别对结构级、电路级功耗评估和实际芯片3种情况进行测试程序仿真.经过量化分析和比较表明:结构级功耗评估具有仿真速度快、评估结果误差和测试程序相关,并且同一测试程序误差能够追随电路级功耗评估等特点,说明了龙芯1号处理器进行结构级功耗评估的有效性.采用该方法可显著提高低功耗处理器结构的设计效率. 展开更多
关键词 功耗评估 功耗模型 有效性 集成电路 处理器设计
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龙芯1号IP验证方法
10
作者 冯子军 肖俊华 胡伟武 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期31-32,35,共3页
SoC设计中大量使用IP,其验证充分与否决定了设计的成败,其中处理器IP的验证十分复杂耗时。该文介绍龙芯1号IP的验证流程,阐述龙芯1号IP的基本结构及功耗低、配置丰富等特点。建立龙芯1号IP的仿真环境平台,提出平台的改进思路,其验证流... SoC设计中大量使用IP,其验证充分与否决定了设计的成败,其中处理器IP的验证十分复杂耗时。该文介绍龙芯1号IP的验证流程,阐述龙芯1号IP的基本结构及功耗低、配置丰富等特点。建立龙芯1号IP的仿真环境平台,提出平台的改进思路,其验证流程比传统验证流程更具多样性和完备性。 展开更多
关键词 龙芯1号 IP核 AMBA协议 验证 微处理器
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高温及三轴应力下花岗岩体力学特性的实验研究 被引量：103
11
作者 万志军 赵阳升 +3 位作者 董付科 冯子军 张宁 武晋文 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期72-77,共6页
高温岩体地热开发及核废料的地下处置等需要对高温高压下花岗岩体的力学行为进行深入细致研究。采用自主研制的"20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机",投入大量人力、财力和物力,历时0.5 a,系统深入地研究φ200 mm×400... 高温岩体地热开发及核废料的地下处置等需要对高温高压下花岗岩体的力学行为进行深入细致研究。采用自主研制的"20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机",投入大量人力、财力和物力,历时0.5 a,系统深入地研究φ200 mm×400 mm的大尺寸花岗岩试样在高温三轴应力下的热变形和破坏特征及其热学和力学参数随温度的变化特征。研究结果表明:(1)在三维静水应力下,花岗岩的热变形可分为低温缓慢变形段、中高温快速变形段及高温平缓变形段等3个阶段。自由状态测定的热膨胀系数会过分夸大,或失真地估计岩石的热膨胀或热力作用,在应力状态下测定的热膨胀系数更能反映实际岩体状态。(2)在高温三轴应力条件下,花岗岩体受压表现出与常温下不一致的变形特征,即先是体积膨胀,当差应力超过一定值后则体积收缩。(3)花岗岩体在高温下的破坏形式是典型的剪切破坏,与常温下的破坏形式一致,但在高温和高围压条件下出现明显的延性转化。(4)在有围压条件下,花岗岩体的弹性模量随温度升高先是缓慢减小,然后快速减小,超过400℃后基本保持不变,与小试件的情况相似。 展开更多
关键词 岩石力学 高温 花岗岩 热变形 三轴应力 力学特性
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岩石热破裂与渗透性相关规律的试验研究 被引量：62
12
作者 赵阳升 万志军 +5 位作者 张渊 张宁 冯子军 董付科 武晋文 曲方 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1970-1976,共7页
岩石热破裂是一类极为普遍的自然与工程现象。利用"600℃20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机系统"进行砂岩和花岗岩在常温至600℃范围内的声发射特征和渗透性演化规律的试验研究,揭示岩石的热破裂规律与渗透性的相关特征,其... 岩石热破裂是一类极为普遍的自然与工程现象。利用"600℃20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机系统"进行砂岩和花岗岩在常温至600℃范围内的声发射特征和渗透性演化规律的试验研究,揭示岩石的热破裂规律与渗透性的相关特征,其结果如下:(1)花岗岩和砂岩受热作用,在常温到600℃区间,其热破裂存在一个清晰的门槛值。从声发射特征来看,永城细砂岩与鲁灰花岗岩的热破裂门槛值分别为170℃和65℃。(2)岩石热破裂门槛值之后,随温度升高,热破裂呈间断性与多期性变化特征,从常温到600℃,既非单调增加,也非单调减少,一般存在2个以上的峰值区间。(3)随着温度的升高,伴随岩石峰值破裂段的发生,岩石的渗透率也呈现出同步的多个峰值段,伴随着声发射平静期滞后出现渗透率相对降低区,但渗透率仍然维持在一个较高水平,而且随着声发射剧烈期出现次数的增加,渗透率愈来愈大。 展开更多
关键词 岩石力学 花岗岩 砂岩 热破裂 声发射 渗透性
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不同温度条件下孔隙压力对长石细砂岩渗透率影响试验研究 被引量：38
13
作者 张渊 赵阳升 +3 位作者 万志军 曲方 董付科 冯子军 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期53-58,共6页
为探讨温度和孔隙压力对岩石渗透率的影响规律,采用中国矿业大学211工程建设项目"20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机",在不同温度和恒定压力条件下,对长石细砂岩进行大试样的实时渗透率研究,试样为圆柱体,外观尺寸为φ200 ... 为探讨温度和孔隙压力对岩石渗透率的影响规律,采用中国矿业大学211工程建设项目"20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机",在不同温度和恒定压力条件下,对长石细砂岩进行大试样的实时渗透率研究,试样为圆柱体,外观尺寸为φ200 mm×400 mm。加温试验发现,长石细砂岩渗透率存在门槛值温度,当温度达到门槛值后,其渗透率出现大幅度增加,与室温状态相比,渗透率增加65倍。在长石细砂岩热破裂的门槛值温度区域,长石细砂岩渗透率同时具有孔隙压力门槛值,其渗透率在孔隙压力门槛值发生剧烈变化,大幅度增加;继续增加温度脱离温度门槛值后,孔隙压力对于渗透率的影响随之减弱。 展开更多
关键词 岩石力学 长石细砂岩 渗透率 温度 孔隙压力
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原位改性流体化采矿科学、技术与工程 被引量：29
14
作者 赵阳升 梁卫国 +2 位作者 冯子军 冯增朝 杨栋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期25-35,共11页
为了解决传统方法难以有效开发非常规地质资源能源问题,提出了原位改性流体化采矿方法,即在原位对矿体进行物理、化学性态改造,实施矿物的流体化开采的一种新型采矿方法,系统介绍了这一新型采矿方法的概念与内涵、科学理论、技术原理与... 为了解决传统方法难以有效开发非常规地质资源能源问题,提出了原位改性流体化采矿方法,即在原位对矿体进行物理、化学性态改造,实施矿物的流体化开采的一种新型采矿方法,系统介绍了这一新型采矿方法的概念与内涵、科学理论、技术原理与关键技术、工程应用领域等核心内容。其突出内涵是在原位,采用物理与化学方法改造矿体与矿物,改造后的矿体多孔化、矿物流体化、矿物提质改性,实现矿物流体化开采。根据矿体性态变化特征,原位改性流体化采矿问题可分为残留骨架和无残留骨架两类问题。科学理论主要包括固流热化学耦合作用下矿体物理与力学特性演变规律、两类问题的固流热化学耦合的非线性理论模型。技术原理包括原位改性流体化采矿的适用性判据、物理改性原理和化学改性原理。建立的三维孔隙裂隙双重介质逾渗理论是该方法适用性确定的主要依据。概括介绍了覆盖的工业与工程领域及其相应的原位改性流体化采矿技术、工程的发展现状及其展望,这些工业与工程领域包括煤层气、盐矿、油页岩、放射性及有色金属矿产、天然气水合物、低变质煤、干热岩地热等。原位改性流体化采矿方法将有力推动极为广泛的、新型的、下一代非常规地质资源能源的清洁高效开发。 展开更多
关键词 采矿工程 流体化开采 原位改性 非常规地质资源能源 矿体
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单轴应力状态下石灰岩体静态破碎裂纹演化规律及应用 被引量：28
15
作者 郝兵元 黄辉 +3 位作者 冯子军 王凯 冯国瑞 康立勋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2397-2404,共8页
为了研究静态破碎过程中裂纹演化规律,采用真三轴岩石力学试验机对200 mm×200 mm×200 mm的立方体石灰岩试样进行了单轴应力状态下静态破碎试验,并利用声发射空间定位技术对静态破碎过程中裂纹起裂与扩展进行监测。结果表明:... 为了研究静态破碎过程中裂纹演化规律,采用真三轴岩石力学试验机对200 mm×200 mm×200 mm的立方体石灰岩试样进行了单轴应力状态下静态破碎试验,并利用声发射空间定位技术对静态破碎过程中裂纹起裂与扩展进行监测。结果表明:单轴应力下裂纹起裂位置为钻孔中下部,并先后形成两组裂纹,每组裂纹沿孔壁对称分布并大致成一直线;两组裂纹的扩展速率均先快后慢,分为快速增长和快速下降两个阶段,并且下降阶段的裂纹扩展速率小于增长阶段扩展速率;先生裂纹的扩展速度大于后生裂纹;每条裂纹的扩展速度具有方向的差异性,即平行孔轴向方向大于与垂直孔轴向方向;基于弹性力学、断裂力学理论,建立了静态破碎剂作用力与裂纹扩展半径的关系,并通过试验结果验证了该模型的合理性。将研究结果应用于某高瓦斯矿实际地质条件下的强制放顶工程中,确定了静态破碎强制放顶的基本参数,获得了良好的工业效果。 展开更多
关键词 单轴应力 石灰岩 静态破碎 裂纹扩展 声发射
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高温静水应力状态花岗岩中钻孔围岩的流变实验研究 被引量：18
16
作者 郤保平 赵阳升 +3 位作者 万志军 董付科 冯子军 张宁 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1659-1666,共8页
采用自主研制的"20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机"对φ200mm×400mm的内含φ40mm钻孔的花岗岩体高温三维静水应力状态的流变特性进行了深入的研究。研究结果表明:(1)花岗岩是由多种晶体胶结而成的脆性坚硬岩石,5000m... 采用自主研制的"20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机"对φ200mm×400mm的内含φ40mm钻孔的花岗岩体高温三维静水应力状态的流变特性进行了深入的研究。研究结果表明:(1)花岗岩是由多种晶体胶结而成的脆性坚硬岩石,5000m静水应力以内及600℃以内的恒温恒压状态下,花岗岩中钻孔围岩主要表现为稳态蠕变;当应力达到5000m静水应力,温度为600℃时的蠕变为非稳态蠕变。(2)高温静水应力状态下花岗岩中钻孔围岩蠕变过程存在应力阈值和温度阈值。(3)热力耦合作用下钻孔围岩内部晶间胶结物及晶粒内部产生的位错及微破裂过程,是高温高压下钻孔围岩蠕变存在温度阈值和应力阈值的主要原因。(4)高温静水应力状态下,含有钻孔的花岗岩体流变破坏的应力为5000～6000m的静水应力(125～150MPa),温度为500℃～600℃,破坏形式为压裂破坏、压剪破坏或两者相结合。同时,获得了600℃以内及埋深6000m以内静水应力条件下,不同温度不同埋深静水应力状态下花岗岩中钻孔围岩的蠕变率参数,为高温岩体地热开发钻井井壁稳定性研究提供了重要的力学参数依据。 展开更多
关键词 岩石力学 高温静水应力 花岗岩 流变 蠕变应力阈值 蠕变温度阈值 流变破坏
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中高温三轴应力下鲁灰花岗岩热破裂声发射特征的试验研究 被引量：23
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作者 武晋文 赵阳升 +3 位作者 万志军 董付科 冯子军 李义 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期3331-3336,共6页
在中高温三轴应力作用下岩石内部物理化学性质和结构特性将发生变化,随着岩石内部结构的变化会引发一系列的声发射现象。通过试验研究了大试件花岗岩在三轴压力状态下声发射随温度的变化规律。试验研究表明:①随着温度升高,岩石的声发... 在中高温三轴应力作用下岩石内部物理化学性质和结构特性将发生变化,随着岩石内部结构的变化会引发一系列的声发射现象。通过试验研究了大试件花岗岩在三轴压力状态下声发射随温度的变化规律。试验研究表明:①随着温度升高,岩石的声发射现象是间断发生的;②花岗岩存在一个开始发生热破裂的门槛值温度,其值为120℃左右;③试验温度范围内花岗岩热破裂的声发射现象可分为5个阶段,即岩石原生裂隙整合阶段、热破裂前声发射静默阶段、热破裂声发射阶段、大规模热破裂后声发射静默阶段、二次热破裂开始阶段。 展开更多
关键词 中高温 三轴应力 花岗岩 热破裂 声发射
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高温三轴应力下煤体弹性模量的演化规律 被引量：23
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作者 万志军 冯子军 +3 位作者 赵阳升 张源 李根威 周长冰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1736-1740,共5页
利用自主研制的"600℃20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机"研究了500 m原岩应力状态下室温至600℃升温过程中大尺寸(200 mm×400 mm)晋城无烟煤和兴隆庄气煤弹性模量随温度的演化规律,对比分析了无烟煤和气煤弹性模... 利用自主研制的"600℃20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机"研究了500 m原岩应力状态下室温至600℃升温过程中大尺寸(200 mm×400 mm)晋城无烟煤和兴隆庄气煤弹性模量随温度的演化规律,对比分析了无烟煤和气煤弹性模量变化规律的异同,讨论了弹性模量突变临界温度和热解产气对煤体弹性模量的影响。结果表明:煤的弹性模量随温度升高变化过程可以分为3个阶段,即中低温平稳降低阶段、中高温剧烈降低阶段和高温缓慢降低阶段;煤体热解产气对弹性模量变化产生重要影响,随着温度升高,无烟煤弹性模量与热解产气速率呈明显的负指数关系;围压、温度和热解共同影响煤体弹性模量,在围压保持不变的条件下,温度和热解产气是影响弹性模量的主要因素,弹性模量在不同温度阶段呈现出不同的变化特征;煤的弹性模量随温度的变化规律较砂岩复杂,但同样存在弹性模量突变临界温度点,只是不同煤阶的煤体临界温度出现较大差异。 展开更多
关键词 高温 三轴应力 煤体 弹性模量 热解
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高温三维应力下花岗岩三维蠕变的模型研究 被引量：16
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作者 张宁 赵阳升 +2 位作者 万志军 董付科 冯子军 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期875-881,共7页
采用中国矿业大学的"20MN高温高压岩体三轴试验机"进行高温三维应力下大尺寸φ200mm×400mm鲁灰花岗岩蠕变特性的试验研究,温度最高达600℃,轴向应力最高达175MPa。研究发现:(1)三维应力条件下鲁灰花岗岩300℃,500℃的轴... 采用中国矿业大学的"20MN高温高压岩体三轴试验机"进行高温三维应力下大尺寸φ200mm×400mm鲁灰花岗岩蠕变特性的试验研究,温度最高达600℃,轴向应力最高达175MPa。研究发现:(1)三维应力条件下鲁灰花岗岩300℃,500℃的轴向蠕变和300℃,500℃,600℃的体积蠕变变形均可划分为:瞬态蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段。(2)高温三维应力条件下,鲁灰花岗岩试样的体积、长度和半径随蠕变时间的增加出现增长,这是因为热破裂引起岩石的内部产生了大量的微裂纹,同时还发现试样的侧向比轴向变形增长的速度变形快。(3)以试验结果为依据将静水应力引发体积蠕变,差应力引发轴向蠕变作为三维应力状态下黏弹塑性问题的假设,导出三维应力条件下Burgers体模型体积蠕变的本构方程。(4)通过对蠕变曲线的分析发现,可以用Burgers体模型来模拟鲁灰花岗岩300℃,500℃的轴向蠕变和300℃,500℃,600℃的体积蠕变,并且求出模型的参数。 展开更多
关键词 岩石力学 高温 体积蠕变 本构模型 黏弹塑性 三维应力
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高温作用下花岗岩三轴蠕变特征的实验研究 被引量：15
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作者 张宁 赵阳升 +2 位作者 万志军 董付科 冯子军 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1309-1313,共5页
采用中国矿业大学的"20MN高温高压岩体三轴试验机",对Φ200mm×400mm大尺寸花岗岩试件在高温下的蠕变特征进行了试验研究。介绍了三维应力作用下花岗岩在高温条件下的蠕变试验方法和结果,结合理论与试验结果分析,发现了... 采用中国矿业大学的"20MN高温高压岩体三轴试验机",对Φ200mm×400mm大尺寸花岗岩试件在高温下的蠕变特征进行了试验研究。介绍了三维应力作用下花岗岩在高温条件下的蠕变试验方法和结果,结合理论与试验结果分析,发现了花岗岩在300℃时轴压94MPa围压75MPa时花岗岩经历蠕变的第一阶段和第二阶段,蠕变变形逐渐停滞,呈现明显的稳态蠕变的特征;在400℃,轴压125MPa围压100MPa时,呈现明显的非稳态蠕变特征。试验还揭示了花岗岩的蠕变性随温度和应力的升高而增强,蠕变性态转变的温度门槛值为300℃～400℃。试验结果对核废料的深埋处置长久安全性,地热能的长期稳定开发都有重要的指导意义。 展开更多
关键词 花岗岩 三轴蠕变 稳态蠕变 非稳态蠕变 门槛值 高温
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