检索结果-内蒙古大学图书馆

实验技术与管理 2018年第7期35卷 178-180,220页

作者：孟陆波陈海清李天斌阴红宇成都理工大学地质工程国家级实验教学示范中心地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

岩石力学是土木工程、水利工程、地质工程等专业中非常重要的一门课程。通过分析传统岩石力学实验教学手段的局限性,将pfc数值模拟技术融入到岩石力学实验教学中。采用pfc软件模拟了岩石三轴压缩应力—应变全过程曲线和内部裂纹的扩展情... 详细信息

岩石力学是土木工程、水利工程、地质工程等专业中非常重要的一门课程。通过分析传统岩石力学实验教学手段的局限性,将pfc数值模拟技术融入到岩石力学实验教学中。采用pfc软件模拟了岩石三轴压缩应力—应变全过程曲线和内部裂纹的扩展情况,表明pfc数值模拟技术在岩石力学实验教学中观察岩石破裂机理及其破坏演化过程等方面具有优越性,可弥补传统实验教学手段的不足,提高学生对岩石变形破坏过程的理解,加深学生对岩石破坏机理的认识,激发学生对岩石力学实验的兴趣,培养学生的创新精神。

关键词：岩石力学实验教学 pfc数值模拟

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基于毫米压痕试验与pfc数值模拟的岩屑宏观力学参数分析

基于毫米压痕试验与PFC数值模拟的岩屑宏观力学参数分析

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作者：胡欣宇沈阳工业大学

学位级别：硕士

习近平总书记在2016年全国科技创新大会明确提出:“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”,我国“十四五”规划提出,瞄准深地深海等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。深部油气资源勘探开发是开展地球深... 详细信息

习近平总书记在2016年全国科技创新大会明确提出:“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”,我国“十四五”规划提出,瞄准深地深海等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。深部油气资源勘探开发是开展地球深部探测的重要组成部分,世界新增油气储量的60%来自深部地层,我国83%的深部油气仍有待探明开发。准确获取深部岩石力学参数是高效开展深部油气开采工程的前提条件,传统井下取芯和测井等获取岩石力学参数的方式在深部应用时面临着取心困难、测井质量不高的缺点。深部钻井过程中会排出岩屑和掉块,前人研究表明,利用这些岩屑和掉块,通过压痕试验、均质化解析方法、数值模拟等手段可以获取岩石力学参数,对于深部油气开采工艺设计和优化具有重要意义。但现有研究大多只关注其中某种手段,导致获取的岩石力学参数在准确性和参数类别方面仍有待提高。因此,本文使用毫米压痕试验、均质化方法和pfc数值模拟相结合的方法来确定岩石的宏观力学参数,主要研究工作如下: (1)开展了砂岩岩屑的毫米压痕试验研究,研究选用塔里木油田地区砂岩岩屑,分析了不同加载力和加载速率下砂岩的宏观力学特性,通过毫米压痕试验得到了砂岩岩样的弹性模量和硬度,在此基础上应用经验公式得到了砂岩试样的抗压强度。采用XRD测试技术获得了砂岩各矿物组分的种类和体积分数,使用Morri-Tanaka均质化方法对砂岩的矿物组分进行了分组,进而得到了砂岩的等效弹性模量和等效泊松比。 (2)建立了pfc软件中平行黏结模型下的砂岩单轴压缩数值模型,运用控制变量法研究了模型的细观参数对宏观参数的影响规律。通过宏细观参数的相关关系建立了砂岩各矿物组分的数值模型,进行室内单轴压缩试验验证了数值模拟的结果,建立了一种能够较为准确地反映砂岩宏观力学性质的细观参数标定方法。 (3)通过某区块页岩的实际工程算例,对比分析了毫米压痕试验、均质化方法和pfc数值模拟获得的宏观力学参数,并采用室内单轴压缩试验进行了对比验证,本文的研究可以形成一套压痕方法、解析方法和数值模拟方法相结合的测量岩石宏观力学特性的方法,降低了测量成本与井下作业的不确定性,提高了钻井完成后小尺寸岩屑的利用率,对于钻井现场岩石力学参数的获取有重要帮助。

关键词：毫米压痕试验 pfc数值模拟均质化方法宏观参数细观参数

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庄子河煤矿15107工作面液压支架适应性分析

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煤炭技术 2025年第3期44卷 256-261页

作者：李兵伟刘增辉王世伟杨凯和鹏波马凡泰山西长治经坊庄子河煤业有限公司山西长治046000 安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232000

为探究浅埋煤层坚硬顶板液压支架适应性问题,以庄子河煤矿15107工作面为研究对象,采用理论分析,pfc离散元软件以及现场实测相结合的方法对工作面选用的ZZ6800/23/46型液压支架适应性进行验证分析。通过理论计算可知,工作面安全开采所需... 详细信息

为探究浅埋煤层坚硬顶板液压支架适应性问题,以庄子河煤矿15107工作面为研究对象,采用理论分析,pfc离散元软件以及现场实测相结合的方法对工作面选用的ZZ6800/23/46型液压支架适应性进行验证分析。通过理论计算可知,工作面安全开采所需的支架初撑力,工作阻力、支架支护高度理论值该支架全部符合要求,通过数值模拟支架和煤壁承载力链分析可知液压支架符合开采要求,并结合现场实测数据,支架初撑力对工作面顶板起一般支护作用,支架工作阻力在安全开采范围之内。综上分析,庄子河煤矿15107工作面选用的ZZ6800/23/46型液压支架已满足安全开采要求。该研究成果对类似地质条件下工作面液压支架的选型具有一定的借鉴意义。

关键词：液压支架 pfc数值模拟适应性分析

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不同节理模型在层状复合岩石离散元模拟中的应用

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采矿与安全工程学报 2023年第1期40卷 164-173,183页

作者：殷鹏飞杨圣奇高峰田文岭中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

煤矿巷道围岩中广泛存在由不同岩性岩石组成的层状复合岩体,其变形破坏具有强烈的各向异性特征,对巷道的稳定安全会产生特殊的影响。目前,除了物理力学试验手段以外,离散元模拟被越来越广泛地应用到数值模拟研究中。本文以物理模拟试验... 详细信息

煤矿巷道围岩中广泛存在由不同岩性岩石组成的层状复合岩体,其变形破坏具有强烈的各向异性特征,对巷道的稳定安全会产生特殊的影响。目前,除了物理力学试验手段以外,离散元模拟被越来越广泛地应用到数值模拟研究中。本文以物理模拟试验为基础,在颗粒流模拟程序pfc^(2D)平台中分别采用删除颗粒黏结(bond removal method,BRM)和光滑节理模型(smooth joint model,SJM)2种节理面处理方式建立了层状复合岩石的模拟模型。模拟研究结果表明:SJM模拟模型可以更好地反映物理试验的应力—应变曲线形态,而BRM模型会在岩层倾角较大时产生较大的塑性变形,无法反映室内试验试样的脆性破坏特征。2种节理模型均可整体反映物理模拟试样的强度变形各向异性规律以及破坏模式,但SJM模型能更好地反映物理试样单轴压缩强度和弹性模量的各向异性特征,而BRM模型试样的宏观破裂面比SJM模型试样更加显著,与物理试样的破裂面更接近。另一方面,SJM节理模型能单独统计出SJM拉伸裂纹和剪切裂纹,通过分析这些裂纹的数目和分布区域可以更好地分析层状复合岩石试样破坏的细观机理。研究结论为后续离散元方法模拟层状复合岩体或节理岩体研究提供了积极的参考和指导。

关键词：层状复合岩石离散元法 pfc数值模拟光滑节理模型单轴压缩

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岩石-充填体组合模型力学特性及微裂纹演化特征颗粒流模拟

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中国矿业大学学报 2020年第3期49卷 453-462页

作者：汪杰付建新宋卫东张永芳王煜北京科技大学土木与资源工程学院金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

为深入分析中心圆柱体直径D对组合体力学特性及微裂纹时空演化规律的影响,借助pfc颗粒流软件,分别构建D为10,20,30,40 mm的岩石包裹充填体(BER)及充填体包裹岩石(REB)组合模型,然后开展单轴压缩实验。结果表明:1)两种组合模型峰值应力... 详细信息

为深入分析中心圆柱体直径D对组合体力学特性及微裂纹时空演化规律的影响,借助pfc颗粒流软件,分别构建D为10,20,30,40 mm的岩石包裹充填体(BER)及充填体包裹岩石(REB)组合模型,然后开展单轴压缩实验。结果表明:1)两种组合模型峰值应力、峰值应变、弹性模量均介于完整充填体和完整岩石之间;随D增加,BER模型峰值应力以线性方式降低、峰值应变以多项式函数方式降低、弹性模量以线性方式降低,而REB模型正好相反;2)BER模型起裂应力及损伤应力随D增加呈线性趋势降低、REB模型起裂应力及损伤应力随D增加呈线性增加趋势;两种模型起裂应力及损伤应力与峰值应力比值均介于完整充填体与完整岩石之间;3)不同模型其内部微裂纹时空演化规律基本一致,充填体内部先出现微裂纹,然后微裂纹数量迅速增加,之后逐渐扩展至岩石内部,最后逐渐贯通形成宏观裂纹,组合模型失稳破坏.

关键词：采空区充填岩石-充填体组合模型单轴压缩实验微裂纹时空演化规律 pfc数值模拟

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天然气水合物地层相变微胶囊固井水泥浆研究

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地质论评 2023年第S1期69卷 500-502页

作者：吴祖锐郑明明颜诗纯周珂锐张亚伟成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

笔者等采用有机、无机m-PCM(相变微胶囊)开展对固井水泥浆放热性能以及水泥石强度改良的研究,设计正交试验,以密度、流动性、48h强度、稠化时间以及失水量等为指标参数,对固井水泥浆配方进行研究,后采用全面试验以及pfc颗粒流模拟、PCA... 详细信息

笔者等采用有机、无机m-PCM(相变微胶囊)开展对固井水泥浆放热性能以及水泥石强度改良的研究,设计正交试验,以密度、流动性、48h强度、稠化时间以及失水量等为指标参数,对固井水泥浆配方进行研究,后采用全面试验以及pfc颗粒流模拟、PCAS裂隙分析等工作,从宏观、微观角度定量分析水泥石的抗压强度、裂隙性质、放热特性与m-PCM之间的关系,最后得出最优固井水泥环性能以及水泥浆放热特性的固井水泥浆配方。

关键词：深水油气固井相变微胶囊水泥浆控热技术抗压强度裂隙分析 pfc数值模拟

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基于高压电脉冲破岩损伤模型的破岩过程研究

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地质科技通报 2023年第3期42卷 323-330页

作者：肖一标段隆臣李昌平康积锋李傲中国三峡建工(集团)有限公司成都610041 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院武汉430074 中国地质大学(武汉)岩土钻掘与防护教育部工程研究中心武汉430074 长江大学油气钻采工程湖北省重点实验室武汉434023

高压电脉冲破岩钻进是目前比较具有潜力和接近工业化的一种新型破岩钻进方式。已有的基于pfc2D的高压电脉冲破岩损伤模型未对破岩试验所用的岩石进行参数标定,无法保证模拟的模型与实际破岩试验的岩石力学性质一致。基于室内单轴压缩和... 详细信息

高压电脉冲破岩钻进是目前比较具有潜力和接近工业化的一种新型破岩钻进方式。已有的基于pfc2D的高压电脉冲破岩损伤模型未对破岩试验所用的岩石进行参数标定,无法保证模拟的模型与实际破岩试验的岩石力学性质一致。基于室内单轴压缩和巴西劈裂试验的数据结果对天然岩石进行了参数标定,通过标定所得的微观参数建立了与高压电脉冲破岩试验尺寸一致的几何模型,并对高压电脉冲破岩过程进行了仿真研究。仿真结果表明高压电脉冲破岩过程中,以产生剪切破坏为主,同时伴随着一定数量的拉张破坏。之后,利用高压电脉冲破岩试验系统进行了电脉冲破岩试验,得到了直径60 mm、深度22.5 mm的不规则破碎孔,并通过点云软件将破碎效果可视化,放电破岩试验的结果验证了标定所得参数的有效性。最后,通过标定参数建立的几何模型研究了裂隙对高压电脉冲破岩效果的影响,结果表明裂隙的存在会降低破岩过程中的能量消耗,且破碎过程中的破碎区域有向裂隙方向发展的趋势。

关键词：高压电脉冲破岩破岩过程 pfc数值模拟破岩试验

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导管法水下混凝土灌注厚度的颗粒流模拟

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建筑科学与工程学报 2020年第2期37卷 118-126页

作者：李博王贵和吕高峰任军于博中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 北京市轨道交通建设管理有限公司北京100068 中交隧道工程局有限公司北京100102

依托北京地铁8号线永定门外站深基坑工程,介绍了导管法水下混凝土灌注工艺在深基坑封底工程中的应用。基于颗粒流理论和细观力学理论,将土体微细观结构与宏观行为联系起来,采用pfc数值软件建立了水下混凝土灌注模型,实现了砂卵石地层单... 详细信息

依托北京地铁8号线永定门外站深基坑工程,介绍了导管法水下混凝土灌注工艺在深基坑封底工程中的应用。基于颗粒流理论和细观力学理论,将土体微细观结构与宏观行为联系起来,采用pfc数值软件建立了水下混凝土灌注模型,实现了砂卵石地层单导管、多导管水下混凝土灌注过程的可视化,得到各时段的灌注情况及最终封底结果。对比同位置实测厚度曲线,得到最大误差0.3 m,验证了模型的合理性。分析了影响深基坑水下混凝土灌注厚度的敏感性因素(导管布置形式、地下水位高度)。结果表明:基于颗粒流理论的pfc数值仿真技术适用于模拟导管法水下混凝土灌注过程;导管布置稀疏,颗粒无法相互作用,容易出现“堆积”和“凹陷”现象,平均灌注厚度不足3 m;参考单导管水下混凝土3 m的扩散半径,适当加密导管,可保证封底厚度;地下水位越高,厚度起伏越大,水位越低,灌注厚度越均匀;工程允许范围内,适当加密导管可保证混凝土封底厚度;采取降水措施降低地下水位,可保证封底平整度。

关键词：导管法水下混凝土灌注灌注厚度 pfc数值模拟导管布置地下水位

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黏性土中开闭口静压桩贯入特性颗粒流数值模拟

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重庆大学学报 2023年

作者：王永洪银吉超张明义桑松魁白晓宇韩勃青岛理工大学土木工程学院山东省高等学校蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心山东大学土建与水利学院

桩端形式对静压桩沉贯特性及桩周土体位移具有重要影响。通过黏性土中静压开闭口管桩的离散元数值模拟，分别对黏性土中开口和闭口管桩的贯入机制进行研究，分析了桩周不同土体接触力链和颗粒位移的分布特征。结果表明：压桩力、桩端阻... 详细信息

桩端形式对静压桩沉贯特性及桩周土体位移具有重要影响。通过黏性土中静压开闭口管桩的离散元数值模拟，分别对黏性土中开口和闭口管桩的贯入机制进行研究，分析了桩周不同土体接触力链和颗粒位移的分布特征。结果表明：压桩力、桩端阻力和桩侧摩阻力与桩端形式有关，闭口桩的压桩力和桩端阻力大于开口桩；桩侧摩阻力随贯入深度的增加逐渐增大，存在明显的“退化”效应，桩内壁摩阻力明显小于桩侧摩阻力；开口管桩内壁摩阻力变化范围为50～100 mm，土塞高度约为3.5倍桩径；开口桩土塞逐渐趋于闭塞后，与闭口桩桩端类似均形成“锥形”柔性桩尖。将数值模拟结果与室内试验结果对比分析，结果相吻合。试验成果可为开闭口静压桩贯入机制的研究提供借鉴。

关键词：静压桩开闭口管桩退化效应 pfc数值模拟

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粗骨料对混凝土单轴抗压强度及破坏特征影响的数值分析

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硅酸盐通报 2016年第9期35卷 2759-2766页

作者：王云飞郑晓娟王立平焦华喆河南理工大学土木工程学院焦作454000 焦作师范高等专科学校管理学院焦作454000

采用pfc2D离散元首先生成混凝土基质,然后利用Clump技术形成不同形态的粗骨料混凝土数值模型,分析研究粗骨料含量和形态对混凝土强度和损伤演化的影响。获得以下主要结论:随着粗骨料含量的增加混凝土单轴抗压强度增大,相同含量下三角形... 详细信息

采用pfc2D离散元首先生成混凝土基质,然后利用Clump技术形成不同形态的粗骨料混凝土数值模型,分析研究粗骨料含量和形态对混凝土强度和损伤演化的影响。获得以下主要结论:随着粗骨料含量的增加混凝土单轴抗压强度增大,相同含量下三角形粗骨料混凝土的强度最高,其次是五边形粗骨料,圆形粗骨料混凝土的强度最低;粗骨料含量小于50%时,随粗骨料含量的增大弹性模量增速较小,而大于50%时增速较大;混凝土破坏的初始微损伤主要集中在结合面处,圆形粗骨料微裂隙沿着结合面切线方向发展,主控破裂面沿着相邻粗骨料的公切线方向发展,多边形粗骨料微裂隙沿边延伸进入基质,主控破裂面为相邻粗骨料角度基本一致边的微裂隙沿边发展贯通而成。混凝土的损伤演化分为:微损伤的随机分布、微裂隙形成和微裂隙贯通形成破裂面三个阶段,粗骨料含量低时混凝土损伤比较集中,形成明显的主控破裂面,粗骨料含量高时内部损伤严重形成网状损伤裂隙。

关键词：混凝土单轴强度骨料形态损伤演化 pfc数值模拟

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