一、椭圆形节理岩体单元受压时的结构力学分析（论文文献综述）
赵宇松[1]（2021）在《含张开型裂隙脆性试样破裂机制试验与模拟研究》文中指出向深部要资源,已经成了目前及未来矿山建设的重要发展方向。但随之而来的却是岩爆类灾害的频繁发生,其中,脆性岩中的结构控制型岩爆是最危险的岩爆灾害形式之一。准确揭示三维条件下此类灾害的发生发展过程及其破坏规律对于深部地下工程建设具有重要意义。以往“内置三维充填型”裂隙试样的相关研究成果已经表明其附近次生破坏结构分布和发展特征与常规二维研究结论相差较大,但由于实验技术的局限,“内置三维张开型”裂隙不同状态下的细部研究始终无法深入展开,相关的理论分析和数值模拟结果也无法得到验证。本文正是以此为背景,开发了一套内置三维张开型裂隙试样的制备方法,并以此为基础,完成了大量相关物理试验和模拟试验,取得了如下研究内成果:（1）内置三维张开型裂隙试样制备技术研发。基于体积损失思想开发了一种新型内置三维张开型裂隙制备方法,成功在石膏类岩石试样中得到真实的空腔结构（经CT扫描技术验证）。（2）展开了大量张开型单裂隙试样压缩破坏试验。分别以预制张开型裂隙的倾角和走向长度为自变量,深入研究了不同单裂隙产状条件下脆性岩样的物理力学性质、表面及内部次生破坏发展特征,分析和对比了表面及内部次生破坏过程的时空差异性。（3）进行了不同隐伏程度张开型平行双裂隙试样压缩破坏试验。以平行双裂隙的隐伏状态为自变量,深入研究了双裂隙在完全外露、部分外露以及全部隐伏三种状态下对应脆性岩体的物理力学性质和内外破坏特征。综合单裂隙和双裂隙试验结果,讨论了裂隙岩体表观与真实状态间的诸多差异,确定了拥有不同安全强度的各类裂隙岩体的关键破坏位置。（4）张开型裂隙围岩断裂理论分析。分别建立张开型裂隙的二维和三维尖端应力场模型,求解单轴压缩条件下裂隙尖端不同位置的应力强度因子、以及对应的次生破坏模式。此外,基于四边固支矩形板模型计算内置张开型裂隙自由面围岩的平面内应力场,得到该区域次生破坏结构的起裂位置、发展过程及最终分布形态。（5）展开了内置三维张开型裂隙试样数值模拟研究。利用PFC3D软件模拟内置单裂隙试样的单轴压缩试验,基于围岩颗粒位移矢量场的二维分析断面以及局部三维分析模型,深入研究预制裂隙不同位置围岩的次生破坏起裂机理和破裂模式,并分析预制裂隙厚度对次生破坏起裂及发展过程的影响。（6）展开了不同隐伏状态平行双裂隙试样数值模拟研究。利用PFC3D软件模拟三种隐伏状态条件下双裂隙试样的单轴压缩试验,基于围岩颗粒位移矢量场的若干二维分析断面,深入研究双裂隙不同位置围岩的位移变形特征、破坏发展过程、破坏起裂机理及破坏模式。
周新宇[2]（2021）在《水力耦合作用下砂岩储层钻井井壁失稳破坏机理研究》文中指出天然气是目前世界上最具潜力、使用最广泛的清洁能源之一,中国是油气资源生产与消费大国,我国已将油气资源的开发和利用摆到国家能源发展的战略位置,致密砂岩气,已是我国天然气快速发展的重要资源之一。钻井工程是油气资源勘探与开采过程中的重要一环,随着油气工程的快速发展,钻井工程逐渐向地层深部发展,钻井井壁失稳垮塌及卡钻现象成为工程中常遇到的问题。因此,开展砂岩储层钻井井壁失稳破坏问题的研究,具有重要意义。钻井工程面临高地应力、高渗透压等复杂地质环境,已有大量研究人员开展了对井壁失稳破坏机理的研究,但仍有许多问题尚未解决,尤其是对水力耦合作用下的井壁失稳破坏机理的研究还不够深入,为了保证钻井工程的安全稳定,亟需开展对水力耦合作用下钻井孔径直径、地应力分布、钻井液重度、围岩节理裂隙等因素对钻井井壁失稳影响的研究。本文将通过室内试验和离散元数值模拟方法开展对上述问题的研究,主要研究内容如下:（1）通过室内试验获得产自四川自贡的红砂岩物理力学参数。开展了达西渗流试验,发现了红砂岩渗透率与围压大小成负指数关系;随着轴压不断增加,红砂岩渗透率在前期出现了小幅降低,待试件开始出现破坏后,红砂岩渗透率大幅提高;随渗透压增高,红砂岩渗透率提高。（2）开展了静水压力下不同孔径红砂岩厚壁圆筒试件的钻孔崩落试验,随着钻孔孔径的减小,临界静水压力大幅提高,剪切破坏所占比例逐渐增大。钻孔崩落从试样轴向中心位置开始,向两端延伸,最终演化成为纺锤状,钻孔孔周出现层状破坏,层状薄板连续剥落最终出现“V”字型破坏。（3）推导了考虑渗流作用的井眼围岩应力分布公式,并基于Mohr-Coulomb（M-C）准则及张拉破坏准则,得到钻井液安全重度窗口。（4）使用PFC2D程序,对管网流动算法进行了改进,建立了应力场、颗粒接触状态与管道开度间的定量化关系,真实地反映了应力场与渗流场的相互影响,对比达西渗流试验的模拟结果与室内试验结果,验证了改进的管网流动算法的可靠性,并进一步用于水力耦合作用下钻井井壁稳定性的分析研究。（5）建立了钻井井壁失稳离散元模型,进行了微观参数标定及模型可靠性验证,随后开展了不同工况下钻井井壁失稳破坏演化过程研究。根据模拟结果,系统地分析了井眼直径、远场地应力分布、钻井液重度、单节理裂隙等因素对钻井井壁失稳破坏形态和临界应力的影响。
赵涛[3]（2021）在《冻结裂隙岩体力学特性及冲击动力学响应研究》文中进行了进一步梳理随着我国“一带一路”倡议的推进,国家大量基础设施的建设正在或将在环青藏高原边缘区和新疆天山山脉等高寒地区进行。高寒地区岩体长期处于冻结状态,冻结岩体的力学特性以及在冲击动力荷载作用下的损伤扩展、破坏行为是决定寒区岩体工程施工安全的关键因素。岩体内部含有大量的孔隙、裂隙等初始缺陷,造成岩体结构的复杂性;加之环境因素和施工扰动影响的多样性,导致冻结岩体的静、动态力学特性、力学本构关系、损伤破坏机制等关键问题尚无明确解答,严重制约了寒区岩石工程的优化设计与安全施工。本文以完整砂岩和裂隙砂岩为研究对象,采用室内试验、理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了冻结完整和冻结裂隙砂岩的力学特性、冻结强化效应及主控机制、冲击压缩及劈裂破坏特性。分析了冻结完整砂岩和裂隙砂岩强度、变形特性随冻结温度及裂隙倾角的变化规律,揭示了冻结强化效应的宏-细观机制,研究了冲击荷载作用下冻结裂隙砂岩的损伤破裂特性;并通过数值模拟研究冻结裂隙砂岩在冲击压缩及劈裂荷载作用下内部的应力分布、应力传播等过程;最后,基于颗粒增强理论和宏-细观损伤理论,建立了考虑宏-细观初始损伤的动态损伤本构模型,并对冻结裂隙砂岩动态破坏关键影响因素进行了分析。通过上述研究,主要得到以下结论:（1）冻结完整砂岩的单轴抗压强度、抗拉强度和弹性模量均与冻结温度呈负相关关系,但其变化速率在不同温度区间内差异性显着。常温状态下试样中存在自由水、毛细水和吸附水。随着冻结温度的降低,未冻水含量先快速降低,后缓慢降低。温度从0℃降至-4℃时,未冻水含量快速降低,孔隙中冰含量快速增大,冰对砂岩骨架的支撑作用使得其强度快速升高。单轴抗压强度主要受未冻水膜厚度和冻胀的影响。（2）冻结裂隙砂岩的压缩强度及弹性模量随裂隙倾角的增大呈先减后增的趋势,裂隙倾角为30°时其强度最小,且达到声发射峰值振铃计数的时间最晚。冻结裂隙砂岩的起裂角随裂隙倾角的增大而减小;起裂应力与起裂时间随裂隙倾角的变化趋势,均为先减小后增大。冻结对裂隙砂岩具有显着的强化作用,随着裂隙倾角的增加,冻结强化包括对裂隙的支撑作用、冰-岩界面胶结作用及对裂隙端部应力集中效应的缓解。（3）冻结裂隙砂岩试样的动态压缩强度随温度的降低而增大。裂隙砂岩试样动态压缩强度在0℃～-8℃之间增长速率较小。冻结裂隙砂岩试样动态压缩强度随着裂隙倾角的增大呈现出先减小后增大的趋势,除0℃外,其它温度下均在45°时强度出现拐点。冲击荷载下,不论裂隙倾角的大小,首先发生破坏的是裂隙冰,而后岩石基质发生破坏;0°、15°、30°试样基本保持完整,只有端面一小部位出现了破坏;45°、60°、75°和90°试样出现了贯穿试样的宏观裂纹,且裂纹大多为沿着初始裂隙的尖端进行扩展和贯通的,且存在平行于压应力方向的张拉破坏和与压应力呈一定夹角的剪切破坏,属于混合破坏模式。（4）冻结裂隙砂岩的动态劈裂强度均随着温度的降低而增大,近似呈指数关系。不同倾角冻结裂隙砂岩的动态劈裂破坏模式有共同特征也有显着差异。共同特征包括:①裂隙起裂都发生于加载端一侧初始裂隙端部附近,且均为拉伸裂纹;②在试样破坏过程中裂隙冰与两侧岩石均发生脱粘破坏。差异主要体现在:①当倾角较小时,试样的破坏由拉伸裂纹的扩展控制,表现为垂直于加载方向的拉伸破坏;而当倾角较大时,拉伸裂纹和剪切裂纹共同控制试样的破坏。②当倾角较小时,裂隙冰与岩石界面为拉伸脱粘破坏,且发生于加载初期;当倾角较大时,裂隙冰与岩石界面为剪切破坏,且发生于试样整体破坏之前。冻结作用对裂隙砂岩的动态劈裂强度具有显着的强化效应。（5）基于试验测试结果,将裂隙砂岩认为兼具宏观裂隙与微细观缺陷的复合损伤材料;并基于颗粒增强微细观损伤、宏观损伤组合模型基础理论,构建考虑细观损伤的冻结裂隙砂岩动态本构模型。同时考虑宏观缺陷的影响作用,提出了冻结裂隙砂岩动态本构模型方程;并通过不同冻结温度、不同裂隙倾角的冻结裂隙砂岩试验曲线与本构模型结果对比分析验证本构模型效果;最后,探究裂隙倾角、冻结温度对冻结裂隙砂岩力学指标的影响特征,发现:①裂隙倾角对冻结裂隙砂岩动态强度具有显着控制作用,随裂隙角度增大,均呈现“U”型发育特征,而随着裂隙倾角增大,动态压缩强度出现一定差异性现象,其与未冻水重力作用运移析出有关;②随着冻结温度的降低,动态压缩强度呈现整体增长的趋势,待进入完全冻结阶段后强度快速增加。
井游琪[4]（2021）在《水平层状岩体隧道底部结构损伤机理与处治研究》文中研究说明隧道结构病害复杂多样,且隧道底部结构损伤具有隐蔽性强、处治困难特点,严重威胁隧道安全运营。本文针对既有水平层状岩体隧道运营中出现隧底损伤现象,基于既有资料调查结果,采用数值分析方法,对地应力条件、地形因素、仰拱结构与底部脱空影响下的隧道底部结构力学响应与损伤特点开展研究,分析不同因素对隧底损伤影响机理,并依据隧道围岩特点、地应力条件与结构损伤状况提出针对性处治方案并验证处治效果。本文的主要内容与结论如下:（1）分析了隧道底部缺陷对隧道底部结构损伤与变形的影响,揭示了底部围岩脱空易引起脱空区附近隧道底部结构拉伸损伤,且致使其在脱空区附近出现较大竖向沉降。（2）分析不同地应力条件对隧道底部结构的影响规律。随着侧压力系数增大,隧道底部结构更易出现混凝土结构损伤,需在设计、施工阶段采取有效预防性处治措施,减少较大水平地应力的不利影响。（3）分析不同地应力条件下,隧道底部结构随纵向地形变化的力学响应与损伤规律。纵向坡角改变围岩荷载纵向分布并影响隧道衬砌所受内力。此外,地形存在纵向起伏时,隧道埋深较大区段更易出现底部结构损伤,严重影响衬砌结构整体性能。（4）分析不同仰拱结构与脱空范围对隧道底部结构力学响应与损伤规律的影响。隧底存在脱空时,较大仰拱厚度与较小仰拱矢跨比可一定程度改善存在脱空区的仰拱弯矩不合理分布,脱空区附近隧道底部结构所受围岩被动弹性抗力荷载较小,可降低衬砌结构整体所受轴力,且衬砌轴力随隧底脱空区域增大而降低,但底部结构损伤程度随隧底脱空区域增大而增加。（5）分析处治前后隧道底部结构力学响应与安全性差异。通过对比处治前后隧道底部结构竖向变形与安全系数等指标,验证了所提出处治方案的有效性。
张泽瑞[5]（2021）在《高地应力下沿空留巷巷旁支护高延性混凝土材料研究》文中进行了进一步梳理沿空留巷技术在矿业工程领域中应用越来越广泛,但巷旁支护混凝土充填体因不能够与上覆岩层形成有效的协调让压等结构问题限制了它的应用。高延性混凝土具有良好的强度、韧性和塑性变形能力等优点,可作为理想的沿空留巷巷旁支护充填材料。本文以C40普通混凝土配比为基础,选取矿物掺和料粉煤灰、韧性较高且有良好缓冲性能的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）和常用来提高混凝土延性的钢纤维对混凝土材料进行改性,并按照混凝土力学性能试验方法国家标准,分别制作了100mm×100mm×100mm的立方体试件,用于单轴抗压和劈裂抗拉试验;制作了100mm×100mm×300mm的棱柱体试件,用于轴心抗压及弹性模量的试验;制作了100mm×100mm×400mm的棱柱体试件,用于抗压和三点弯曲抗折试验。通过实验室物性测试、数字散斑技术以及数值模拟对改性混凝土的力学性能以及破坏过程进行了分析研究,取得了以下成果:（1）按照国家标准测试了高延性混凝土的力学性能,并结合试验结果分析了粉煤灰、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及钢纤维对普通混凝土的改性机理。结果表明:粉煤灰的替代以及聚合物的掺入通过增强混凝土内部的粘结性及整体性使得混凝土裂而少碎,并通过掺入的钢纤维限制混凝土裂缝的发育来增强混凝土的服役时间;因聚合物自身抗压强度及弹性模量较低,随着聚合物掺量的增加,混凝土的抗压强度逐渐降低,但塑性变形能力会逐渐增加;钢纤维自身的韧性较大,掺入混凝土中能够很好的改善混凝土的延性,在混凝土抗折试验中,表现出非常好的韧性,大大增强了混凝土的跨中挠度及峰后延性;钢纤维的掺入,混凝土前期的强度得到了保证,能够较好适应工作面的开采速度;聚合物掺量在15%时,产生的薄膜及网状结构在7天左右成型,抗压时展现出其承载作用,粉煤灰的替代对混凝土抗压强度的增加主要表现在后期。（2）利用数字散斑技术对尺寸为100mm×100mm×300mm的混凝土试件轴心抗压破坏过程进行了细观层面的研究,应用局部化带理论分析得出,普通混凝土受压时裂隙扩展速度较快,加入钢纤维后,较大限制了混凝土裂隙的扩展速度;随着聚合物掺量的增加,局部化带与裂隙转化的应变阈值明显增大,裂隙扩展速度再次减小,试件整体受力较为均匀,微小裂隙分布于整个试件表面,裂隙张拉及错动位移曲线愈加缓慢,最后张拉或错动位移中两个相反的方向会出现在一条局部化带中。通过对不同配比的高延性混凝土各阶段试件比例分析可知,钢纤维和聚合物的掺入增强了混凝土的均质性,与宏观分析结果一致。（3）通过FLAC3D数值模拟,研究高延性混凝土充填体在沿空留巷中的受压破坏过程,充填体参数使用F15S1力学测性所测量出的参数,分析了充填体处塑性区、顶底板移近量和充填体垂直应力状况并阐述了高延性混凝土充填体在顶板回转下沉之后的破坏规律,从而为研究其他改性混凝土的相关力学性能及破坏过程提供了有效参考。
尹崇林[6]（2021）在《摩擦滑动接触条件下隧洞围岩和衬砌力学分析的解析方法》文中认为隧道和地下工程在近代以来得到了长足的发展,特别的,进入20世纪之后,随着设计施工技术的进步以及社会发展的需要,更加受到人们的重视。并且因其所处地理位置及其建筑结构形式的特殊性使其具有便捷、安全、环保、节能等突出的优势,从而被广泛地运用于交通、采矿、能源、水电工程、城市建设及国防建设等多个领域。稳定性问题是地下工程结构中一个十分重要的研究内容。岩石中的初始应力在隧洞开挖以后得到释放而重新分布,当围岩中的应力达到或超过岩石强度的范围比较大时岩体就会失稳,此时常需要在隧洞周围设置衬砌支护以进一步保证围岩的稳定性。解析分析方法中复变函数方法因其所得解析解的精确性以及求解过程的便捷性,成为求解隧道及地下工程问题的一种基础方法。为了求解复杂孔形衬砌隧洞问题,需要应用复变函数中的保角变换将一个边界复杂的区域变换为边界简单的区域,以此将物理平面上的复杂支护断面通过映射函数变换到象平面上的圆环区域。在实际工程中,衬砌和围岩之间的接触问题比较繁杂,为了简化问题以获得其基本规律,将隧洞围岩和衬砌之间的接触问题简化为交界面上两个弹性体的接触问题。作为弹性体相互接触条件之一的摩擦滑动接触,最符合实际工况,而完全接触和光滑接触则是其两种极端情况。论文以两种极端接触工况的求解为出发点,巧妙的将库仑摩擦模型引入摩擦滑动接触的求解过程,再结合最优化方法,得出了它的一般解。主要的研究内容有:（1）考虑摩擦滑动接触的极端情况之一——光滑接触,通过平面弹性复变函数方法,推导得到了衬砌内均布水压力作用下任意孔型深埋衬砌隧洞的应力以及位移解析解,并利用数值软件ANSYS验证了所得结果。在求解过程中考虑了初始地应力的作用及支护滞后的力学过程,使用幂级数解法求解由应力边界条件及应力和法向位移的连续条件构成的基本方程,然后通过得到的解析函数计算围岩和衬砌中的应力和位移。以直墙半圆拱形和马蹄形隧洞为例分析了围岩和衬砌中切向应力及它们之间接触面上的法向应力分布规律。讨论了位移释放系数、侧压力系数和内水压力的变化对围岩与衬砌内的应力分布规律的影响。发现切向应力在衬砌内边界和围岩开挖边界上的取得较大的值,并且在隧洞的拐角处出现最大的应力集中。（2）为了更加准确地刻画隧洞中围岩和衬砌的接触问题,定义接触面上产生最小滑动量的状态为衬砌的真实工作状态,引入更符合实际情况的基于库仑摩擦模型的摩擦滑动接触条件来模拟围岩和衬砌之间的接触。在考虑支护滞后效应的前提下,结合平面弹性复变函数方法和最优化理论,建立了具有一般性的摩擦滑动接触解法。以圆形水工隧洞为例,获得了围岩和衬砌在这种接触条件下的应力解析解,并且利用有限元软件ANSYS验证了所得结果的准确性。最后通过算例分析了不同侧压力系数,不同的摩擦系数对衬砌内外边界的切向应力,接触面上接触应力以及切向位移间断值的影响。（3）针对隧洞围岩和衬砌摩擦滑动接触解法的缺点,通过在优化过程中减少设计变量的个数,优化模型得到了极大的简化,为任意孔型深埋隧洞在摩擦滑动接触条件下问题的求解得到更加理想的优化理论模型,并且使计算精度和计算速度得到了提升。该方法还可以精确地得到满足完全接触的摩擦系数的阈值,通过对深埋圆形衬砌隧洞两种材料的弹模比值,位移释放系数,衬砌厚度,以及侧压力系数的参数分析,提供了判断围岩和衬砌接触方式的理论基础。
李永祺[7]（2021）在《动载应力波形对岩石裂纹扩展影响的数值模拟研究》文中提出目前,在岩石工程中的破岩手段主要分为两种——炸药爆破和机械破岩,爆破作用由于选用的炸药种类、配比及装药方案的不同会形成不同波形的爆炸应力波,而破岩机械如凿岩锤等会因冲击活塞的不同产生不同波形的冲击应力波。同时,岩石的非均匀性、各向异性及非连续性等性质会导致应力波在岩石内的传播过程异常复杂,不同波形应力波会对岩石产生不同的破碎效果,特别是岩石中含有孔洞、裂纹等缺陷时,动力作用下在岩石缺陷处极易萌生新的裂纹并不断扩展最终导致岩石整体破坏。因此,研究不同波形应力波对含缺陷岩石裂纹扩展行为的影响具有重要的现实意义。本文采用岩石破裂过程分析软件RFPA3D-Blasting/Dynamic,在考虑岩石非均匀性的基础上,基于岩石中缺陷存在形式,重点关注含裂纹、孔洞等缺陷的岩石对动载波形参数的响应特征,研究应力波波形对含缺陷岩石裂纹扩展影响机理。具体内容分为以下两个方面:（1）爆炸应力波作用:通过对含预制裂纹模型的炮孔处施加25种不同爆炸应力波荷载,综合比较应力波波形参数（应力波峰值、上升/下降速率、能量）对岩石裂纹扩展的影响。结果表明:岩石裂纹扩展形态受应力波上升速率控制,应力波冲击速率越快,孔边围岩越破碎,但裂纹扩展长度越短;应力波能量影响岩石裂纹扩展长度,能量越大,裂纹扩展越长,而应力波能量相近时,上升速率低的荷载其裂纹扩展略长;炮孔粉碎区半径随应力波上升速率和上升沿能量增大而增大。因此,建议在爆破作业中通过水炮泥封口或者采用空气柱间隔装药结构来延长作用时间使得爆破影响范围更大,而通过选取合适类型与配比的炸药来提升应力波上升速率从而改善岩石破碎效果。（2）冲击应力波作用:通过在数值模型边界施加动态冲击荷载,模拟研究单一缺陷（预制孔洞、预制裂纹模型）、缺陷组合模型（裂纹—孔洞、孔洞—裂纹、双裂纹及双孔洞）在多种应力波冲击作用下的动态破坏过程,对比分析应力波波形参数（应力波上升/下降速率、峰值、波长）对岩石裂纹起裂、扩展形式、扩展角度及缺陷间贯通裂纹形成的影响。研究发现:冲击荷载下在缺陷处形成的X形裂纹扩展角度和平均扩展速度随应力波上升速率降低而降低,与下降速率及波长无明显关系;当应力波持续时间及上升时间较短时,孔洞缺陷右侧会演化形成横V形裂纹,预制裂纹处的X形裂纹在边界处向内凹陷扩展;在相同几何参数及位置条件下,上升速率越低越有利于缺陷贯通。因此,建议对含孔洞、结构面等缺陷数量较少或间距较大的岩体,采用高冲击速度的短活塞效果更好,而对缺陷数量多且分布密集岩体,建议采用直径小的长活塞。
程钰翔[8]（2021）在《EGS诱发地震特征及风险评价研究》文中指出水力压裂已经成为增强型地热系统（EGS,Enhanced Geothermal System,也称干热岩）地热增产的标准技术,裂缝产生过程中会释放地震能量,这种人工地震活动,通常称为诱发地震活动,已有30多年的历史。在美国,瑞士,澳大利亚,韩国,德国,日本,新西兰,菲律宾,印度尼西亚,肯尼亚等地的EGS工程水力压裂过程中均有发现。这些地震震级大多小于3级,因此没有伤亡和经济损失。然而,这种储层刺激方法在部分EGS项目中也造成了大地震,超过了公众的接受程度,造成了人员伤亡和建筑破坏。例如,美国Geysers水热型地热田,在1997年、2003年两次注水过程中,每年监测到ML=1.5级以上微震近1000次,ML=4.0级以上地震1-2次。在瑞士Basel的EGS项目水力压裂过程中,2006-2007年发生了3500次诱发地震事件,其中4次3级左右的地震,最大地震震级达ML=3.4,此事件的发生和随后的地震风险分析导致这一EGS项目永久关闭,并对居民进行了灾害补偿。2009年8月,在德国兰道,地热循环过程中发生了ML=2.7事件。2007年11月,韩国Pohang的EGS项目也经历了类似的问题,一个压裂井底部接近断层,另一个井穿过断层平面,虽然注入的压裂液体积较小,但仍造成ML=5.5的灾难性地震。这是韩国自1978年建立地震监测系统以来的第二大地震,造成近80人受伤,1100多所房屋受损,1800多人无家可归。诱发地震活动已经成为世界各地EGS工程可持续开发的重要限制因素之一。本文围绕EGS开发过程中引起的诱发地震开展研究,分析诱发地震因素、特征、风险评价及预测方法等关键问题,通过野外调查、资料收集、室内实验、数值模拟、理论分析相结合的方法针对EGS工程诱发地震开展深入研究,通过室内实验和数值模拟进行影响诱发地震关键参数及特征研究,结合EGS诱发地震数据,进行最大震级预测,风险评价,以期实现EGS开发诱发地震管控,并进行实际场地应用。首先开展室内高温压大尺寸流体注入物理模型4D声发射真三轴水力压裂实验,分析不同条件下水力压裂特征参数,裂缝分布形式,并记录了压裂过程中声发射事件的位置、能量和压力曲线,测试不同温压条件、注入流量、注入周期的声发射事件演化特征,研究声发射的时空分布序列、累积声发射能量和最大声发射能量。之后利用离散元水-力耦合模型研究了水力压裂和声发射活动,构建具有花岗岩数值储层模型,结合室内实验条件,测试了各种注入方案、温度和围压等条件下裂缝的产生、发生及结束,分析了水力压裂特征;比较了声发射事件（诱发地震）与流体压力分布的时空演变关系。其次,提出一种基于水力压裂过程中地震能量释放,并结合其他流体注入参数的震级综合分析方法,评估诱发地震震级,使用了收集到的多个工程诱发地震数据汇编,进行多种参数诱发地震震级相关性、敏感性分析,建立诱发地震最大震级回归预测公式。并基于震级预测两个最优参数,注入能量和断层长度,建立了基于非齐次泊松过程统计模型,分析水力压裂诱发地震震级的超越概率,该模型可用于评估与水力压裂工程作业的地震危险性。最后,通过地震地质调查、文献资料收集等方式,理清工程场区及其附近断层地表行迹和活动,判断注入诱发地震潜在诱因及主控因素,根据野外花岗岩露头天然裂隙和节理调查结果,依据前述数值模拟方法建立场地级EGS储层模型,将水力压裂实验结果参数输入模型,模拟不同工况下诱发地震,结合研究区地震活动特征和国内外典型注水诱发地震案例,根据前述震级回归预测及风险评估方法,对青海共和EGS场地开展诱发地震风险评价,估算其产生的地震动和可能形成的工程潜在影响。
张英[9]（2020）在《水—力耦合作用下裂隙岩体渗流规律与突水机理研究》文中提出随着地下工程的不断发展,愈来愈多的地下工程在水-力耦合作用下发生失稳破坏,水-力耦合问题涉及渗流特性的变化规律,亦包括裂隙岩体微裂隙的起裂、变形扩展、贯通机理。目前,水-力耦合作用下裂隙岩体在渐进破坏过程中的力学和渗流特征及耦合机制仍存在空白区。本文以煤层底板突水灾害为研究背景,采用理论分析、室内试验和数值模拟的方法,研究了单裂隙、T型裂隙和Y型裂隙试样的非线性渗流规律,利用声发射监测手段研究了裂隙岩体在水-力耦合作用下的渐进破坏演化机理,在此基础上进一步采用有限元方法模拟了煤层采动作用下煤层底板破裂损伤的变化规律,并提出相应的防治措施。取得的主要研究成果如下:（1）开展不同围压、水压和倾角下的单裂隙、T型裂隙和Y型裂隙砂岩试样的渗流试验,利用福希海默（Forchheimer）方程分析了裂隙砂岩试样在水-力耦合试验过程中压力梯度和流量的非线性特征。发现裂隙影响下,裂隙砂岩试样的非线性曲线凸向压力梯度轴,并且试验加载的围压和试样的裂隙产状对福希海默方程线性项系数a和非线性项系数b产生直接影响。（2）分析惯性阻力系数β和固有渗透率k的关系,提出了裂隙砂岩中流体流动的非线性惯性参数方程,依据归一化导水系数法、压力梯度比法和体积流量比法,确定了线性达西和非线性福希海默的临界压力梯度,得到了不同裂隙产状下压力梯度比等高线以及体积流量比等高线。此外,由围压和渗透率关系确定了裂隙砂岩试样的有效应力系数和耦合系数。（3）基于水-力耦合试验,分析了单裂隙、T型裂隙和Y型裂隙砂岩试样的强度和变形特征、裂纹起裂规律及破坏模式。同时借助RFPA2D-FLOW软件从细观角度获取了多工况条件下试样水-力耦合破坏过程中的裂纹发展过程。结果显示,完整无水压试样的峰值强度大于完整有水压试样及所有含裂隙试样峰值强度,裂隙比水对试样强度的弱化更为突出。完整试样和单裂隙砂岩试样最终破坏模式均呈现典型的剪切破坏,起裂角度具有很好的方向性。T型和Y型裂隙试样的最终破裂呈现出剪切破坏和张拉-剪切破坏两种模式,且破坏过程产生的次生裂隙较单裂隙试样更多。（4）采用声发射技术监测完整砂岩试样和含不同角度裂隙砂岩（单裂隙、T型裂隙和Y型裂隙）试样在水-力耦合压缩破坏过程中的AE振铃计数、RA-AF值、b值及峰频等参数变化特征,分析结果显示AE振铃计数的急剧增加、AE信号峰频密度的突增是试件破坏的前兆信息,b值达到峰值时试样完全破坏,RA-AF值显示试件以剪切破坏为主。（5）基于应力-渗透率-时间曲线,分析了完整、单裂隙、T型裂隙和Y型裂隙试样渗透率在变形破坏过程中的变化规律。裂隙和水流的存在缩短了试样压密到裂纹稳定扩展的过程,试样峰后出现应力突降时渗透率达到极大值,由此确定渗透率突跳系数,为工程尺度的水-力耦合模拟提供关键参数。（6）以羊场湾煤矿为工程背景,运用RFPA2D-FLOW软件建立水-力耦合裂隙模型,引入前文研究获取的有效应力系数、耦合系数和突跳系数,模拟分析了开采扰动与底板含水层水压力联合作用下,底板裂隙岩体从细观损伤演化至宏观“突水通道形成”的破坏过程,揭示了煤层底板破坏突水灾变机制,并提出了相应的控制技术措施,为安全开采提供指导。
姜玉龙[10]（2020）在《煤系地层水力压裂裂缝扩展规律及界面影响机理研究》文中提出煤层气作为一种非常规天然气资源,是改善我国一次能源消费结构的重要清洁能源。然而,由于煤层气储层渗透性较低,通常需采用压裂技术对储层进行增渗改造。目前,对煤层气的开采大多是照搬石油行业中的压裂工艺技术及参数,但与石油储层脆性特征相比,煤层气储层通常呈现“碎软”特性,其破坏形式表现为韧性破坏,即应力峰值后存在明显的应变软化区。已有压裂工艺,无论是垂直井,还是水平井,其在脆性度高的储层中压裂效果较好,但同样面临着成功率低、开发成本高、单井产量低等问题。此外,虽然我国煤层气资源丰富,但中低阶煤层气资源占比高达78.9%,从近几十年开采效果来看,该类储层由于其弹性模量小、脆性度低,导致在煤层中直接进行水力压裂作业时裂缝延展性差,裂缝短、宽,储层改造体积有限,且由于储层赋存条件差异较大,导致开采工艺区域适配性极差。因此,如何提高低渗煤系储层渗透率,实现煤层气工业化开发是亟待解决的关键科学与工程难题。本文以低渗煤系地层为研究对象,基于煤层顶板水平井定向水力压裂开采工艺技术（间接压裂）,从科学试验角度出发,结合理论分析与数值模拟,揭示水力压裂裂缝跨界面扩展临界条件、多裂缝最优布置间距,优化了水平井布置层位;探究应力、界面强度、压裂流体、注液流量、顶板岩性及水平井层位等因素对裂缝跨界面扩展的影响。此外,建立了多因素耦合作用下水力裂缝跨界面扩展预测模型。主要研究内容与结果如下:（1）通过TCHFSM-Ⅰ型大尺寸真三轴压裂渗流模拟装置进行了煤岩组合体水力压裂试验,探究煤岩界面强度、应力对水力压裂裂缝跨界面扩展的影响,揭示注液压力演化规律及声发射动态响应特征。研究结果表明:（1）应力、界面强度显着影响水力裂缝跨界面（岩体→煤岩界面→煤体）扩展规律,裂缝跨界面扩展存在应力阈值,且随着界面强度的增大,应力阈值逐渐减小;（2）水力裂缝极易在弱界面强度处发生偏转,且随着煤岩界面强度的逐渐降低,裂缝偏转现象越显着;（3）水力裂缝贯穿煤岩界面时,注液压力呈现二次抬升现象,且声发射事件占比增幅高达51.4%,而当裂缝未能贯穿界面时,未发现二次起裂现象,此时声发射事件增幅仅为6%。（2）基于大尺寸天然煤岩体试件探究了应力差异系数、压裂流体及注液流量对水力裂缝跨界面扩展的影响,讨论了水力裂缝跨界面扩展机理。研究结果表明:（1）应力差异系数η≥2.00时,水力裂缝能够贯穿煤岩界面,形成有效裂缝,反之,裂缝沿界面扩展或在界面处止裂;（2）相较于注液流量、压裂流体,地应力是制约水力裂缝与煤岩界面交互扩展规律的主控因素。此外,低流量清水压裂时,压裂井筒周围裂缝较为复杂;采用超临界二氧化碳压裂时,远、近场裂缝均呈现复杂缝网结构。（3）高注液流量与高黏度的压流液有越利于水力裂缝跨界面扩展;反之,压裂裂缝极易沟通界面及层理弱面;（4）清水压裂时,注液流量越大,试件起裂时间越短、其起裂压力越大;采用超临界二氧化碳压裂时,起裂压力较低,相比同流量条件下的清水压裂,起裂压力降低5.79 MPa,衰减近39.3%。（3）基于注液压力、声发射、动态散斑及3D形貌扫描技术,研究不同裂缝间距条件下多孔水力裂缝扩展规律,直观地揭示水力裂缝与界面动态交互扩展形态,并对裂缝断面形貌进行数字化表征。研究结果表明:（1）不同裂缝间距条件下,多孔裂缝扩展形态显着不同,存在临界裂缝间距,即50 mm;（2）当裂缝间距为10 mm时,左、右两侧压裂孔流量占比分别为49.86%、41.63%,中部压裂孔流量占比仅为8.51%,当裂缝间距较大（≥50mm）时,中间孔应力阴影效应逐渐减弱,三个压裂孔流量分配逐渐均衡,占比均为33%;（3）水力裂缝与界面交互时,裂缝首先贯穿人工预制裂缝,然后在沟通预制裂缝,形成复杂的“┼”型裂缝形态;（4）水力裂缝呈现椭圆形扩展形态,且该裂缝椭圆形区域向试件两侧界面扩展过程中,并未呈现出双翼对称性扩展的形态,而是以单翼形态扩展并贯穿人工预制裂缝;（5）压裂后,裂缝尖端最大位移为4.2192×10-1 mm,最大应变为7.0317×10-3,清水压裂时裂缝壁面粗糙度为6～10。（4）基于线弹性断裂力学建立了多因素耦合作用下水力裂缝与界面交互扩展预测模型,并基于弹塑性断裂力学探究了弹性模量、水平井距界面距离对裂缝跨界面扩展的影响,优化水平井层位布置。研究结果表明:（1）水平井距煤岩界面距离较近、较远时,水力裂缝跨界面压裂效果较差,存在最佳水平井布置间距。同时,由于顶板岩性的不同,水平井最佳布置间距也不相同;（2）数模模拟研究表明,相较于线弹性本构方程,采用弹塑性本构方程计算求解时能够准确的表征与预测水力压裂裂缝跨界面扩展规律,数模结果与试验结果一致;（3）建立了不同交汇角度、界面摩擦、应力状态等多因素耦合作用的水力裂缝跨界面扩展预测模型,并在物理试验的基础上加以验证。针对低渗煤系储层煤层气的开采,建议采用间接压裂技术,该技术不仅客服了在本煤层中钻井难、易垮孔差等难题,而且能有效促进裂缝的延伸扩展。对于间接压裂技术,应优先布置在应力差异较大的地质区域,尤其适用于深部储层。与此同时,水平井的层位布置应根据顶板岩层赋存情况及应力条件进行优选设计,采用高粘度压裂液,通过大排量携砂压裂工艺技术,促进水力裂缝跨界面扩展。此外,当水平井抽采至衰减期时,可采用超临界二氧化碳压裂进行二次改造,增加远、近场裂缝形态,延长抽采年限。
二、椭圆形节理岩体单元受压时的结构力学分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、椭圆形节理岩体单元受压时的结构力学分析（论文提纲范文）
（1）含张开型裂隙脆性试样破裂机制试验与模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 本文章节组成 |
| 2 文献综述与研究内容 |
| 2.1 预制裂隙类型 |
| 2.2 二维裂隙岩体研究进展 |
| 2.3 三维裂隙岩体研究进展 |
| 2.4 二维和三维裂隙岩体破坏特征对比 |
| 2.5 目前研究存在的问题 |
| 2.6 本文研究内容与技术路线 |
| 2.6.1 研究内容 |
| 2.6.2 技术路线 |
| 3 试样制备方法与试验设计 |
| 3.1 张开型裂隙试样制备方法 |
| 3.1.1 类岩石材料选取 |
| 3.1.2 体积损失法原理 |
| 3.1.3 效果验证 |
| 3.1.4 预制裂隙制备方法 |
| 3.2 室内试验设计 |
| 3.2.1 力学试验 |
| 3.2.2 表面破坏监测 |
| 3.2.3 内部破坏监测 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 单裂隙脆性试样破坏试验 |
| 4.1 单裂隙试样设计 |
| 4.2 不同裂隙倾角内置单裂隙试验 |
| 4.2.1 试验结果 |
| 4.2.2 裂隙试样力学性质 |
| 4.2.3 表面变形与破坏特征 |
| 4.2.4 内部次生破坏及AE特征 |
| 4.2.5 次生破坏类型 |
| 4.3 不同裂隙走向长度单裂隙试验 |
| 4.3.1 预制裂隙走向长度10mm |
| 4.3.2 预制裂隙走向长度30mm |
| 4.3.3 预制裂隙走向长度40mm |
| 4.3.4 预制裂隙走向长度50mm |
| 4.3.5 裂隙走向长度的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 不同隐伏程度平行双裂隙脆性试样破坏试验 |
| 5.1 双裂隙试样设计 |
| 5.2 破坏试验结果 |
| 5.2.1 组合-1:两个贯穿型预制裂隙 |
| 5.2.2 组合-2:贯穿型与内置型裂隙同时存在 |
| 5.2.3 组合—3:两个内置型预制裂隙 |
| 5.3 裂隙隐伏状态对试样物理力学参数的影响 |
| 5.4 裂隙隐伏状态对试样内外破坏结构分布的影响 |
| 5.5 特殊破坏特征对应的潜在工程风险 |
| 5.5.1 组合-2型试样破坏特征 |
| 5.5.2 组合-3型试样破坏特征 |
| 5.6 裂隙岩体的表观与真实状态对比 |
| 5.6.1 裂隙岩体的表观与真实状态 |
| 5.6.2 表面完好的试样 |
| 5.6.3 预制裂隙外露的试样 |
| 5.6.4 不同产状裂隙试样物理力学性质 |
| 5.6.5 不同产状裂隙试样破坏特征 |
| 5.6.6 裂隙岩体的合理安全强度和关键破坏位置 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 张开型裂隙围岩脆性断裂理论分析 |
| 6.1 二维裂隙尖端应力场 |
| 6.2 三维裂隙尖端应力场 |
| 6.3 内置三维裂隙顶板围岩应力场分析 |
| 6.3.1 四边固支板模型 |
| 6.3.2 板内应力场 |
| 6.3.3 矩形中心最大等效拉应力 |
| 6.4 内置三维裂隙顶板岩体破坏特征分析 |
| 6.4.1 内部次生破坏受约束的原因 |
| 6.4.2 内置裂隙顶板应力特征及次生破坏特征 |
| 6.4.3 改进的顶板破坏分布形式 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 单裂隙岩体PFC3D数值模拟 |
| 7.1 数值模型构建 |
| 7.2 内置单裂隙试样模拟结果 |
| 7.2.1 岩体强度及次生破坏起裂应力 |
| 7.2.2 次生破坏发展过程 |
| 7.2.3 表面位移及破坏特征 |
| 7.3 单裂隙试样次生破坏特征和机理分析 |
| 7.3.1 次生破裂类型与相关分析方法 |
| 7.3.2 断面#1计算结果 |
| 7.3.3 断面#2计算结果 |
| 7.3.4 断面#3计算结果 |
| 7.3.5 常规二维断面分析小结 |
| 7.4 包含第三维度颗粒信息的破裂机理分析 |
| 7.4.1 DF_Ⅲ型区域次生拉裂纹机理分析 |
| 7.4.2 预制裂隙顶板围岩次生拉裂纹机理分析 |
| 7.4.3 预制裂隙倾向边界面破坏特征与模式分析 |
| 7.4.4 预制裂隙走向边界面破坏特征与模式分析 |
| 7.5 内置张开型单裂隙工况试验-理论-模拟结果对比 |
| 7.6 本章小结 |
| 8 双裂隙岩体PFC3D数值模拟 |
| 8.1 双裂隙试样模拟结果 |
| 8.1.1 岩体强度及次生破坏起裂应力 |
| 8.1.2 次生破坏发展过程 |
| 8.1.3 表面位移及破坏特征 |
| 8.2 组合-1型裂隙试样破坏机理分析 |
| 8.3 组合-2型裂隙试样破坏机理分析 |
| 8.3.1 内置裂隙走向中心位置(断面#S1) |
| 8.3.2 内置裂隙走向25%位置(断面#S2) |
| 8.3.3 内置裂隙走向边界位置(断面#S3) |
| 8.3.4 内置裂隙走向外侧的单裂隙岩体(断面#S4) |
| 8.3.5 考虑y轴信息的组合-2型裂隙围岩破坏机理分析 |
| 8.4 组合-3型裂隙试样破坏机理分析 |
| 8.4.1 内置裂隙走向中心和25%位置(断面#A1和A2) |
| 8.4.2 内置裂隙走向12.5%位置(断面#A3) |
| 8.4.3 内置裂隙走向边界位置(断面#A4) |
| 8.4.4 内置裂隙走向外侧实心岩体(断面#A5) |
| 8.4.5 考虑y轴信息的组合-3型裂隙围岩破坏机理分析 |
| 8.5 双裂隙工况时内置裂隙厚度方向围岩破坏模式 |
| 8.5.1 内置三维裂隙倾向边界面破坏模式 |
| 8.5.2 内置三维裂隙走向边界面破坏模式 |
| 8.6 本章小结 |
| 9 结论 |
| 9.1 主要结论 |
| 9.2 创新点 |
| 9.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）水力耦合作用下砂岩储层钻井井壁失稳破坏机理研究（论文提纲范文）
| 变量注释表 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容、技术路线和创新点 |
| 第二章 红砂岩物理力学参数测试及钻孔破坏试验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 红砂岩物理力学性质测试 |
| 2.3 红砂岩达西渗流试验测试 |
| 2.4 红砂岩室内钻孔崩落试验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 钻井井壁稳定性力学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 钻井井周应力分布 |
| 3.3 钻井井壁破坏准则 |
| 3.4 钻井液重度安全窗口选择 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 离散元水力耦合原理及参数标定 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 颗粒离散元法PFC基本原理 |
| 4.3 水力耦合作用下井壁失稳数值模拟原理及方法 |
| 4.4 PFC微观参数标定 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 钻井井壁失稳离散元数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 井壁失稳破坏数值模型建立 |
| 5.3 模型可靠性验证 |
| 5.4 井壁失稳数值模拟结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要研究成果及结论 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间的科研成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）冻结裂隙岩体力学特性及冲击动力学响应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 冻结岩石力学特性研究现状 |
| 1.2.2 冻结裂隙岩体力学破坏研究现状 |
| 1.2.3 岩石动力学特性研究现状 |
| 1.2.4 裂隙岩体冲击动力学特性研究现状 |
| 1.2.5 冻结岩体动力学特性研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 冻结砂岩力学特性与冻结效应 |
| 2.1 试验方案 |
| 2.1.1 试样选取与制备 |
| 2.1.2 基本物理参数测定 |
| 2.1.3 不同冻结温度下饱和砂岩强度测试 |
| 2.1.4 不同冻结温度下砂岩未冻水含量测试 |
| 2.2 不同冻结温度下饱和砂岩强度特性 |
| 2.2.1 不同冻结温度下砂岩应力应变曲线 |
| 2.2.2 冻结温度对砂岩强度的影响 |
| 2.2.3 冻结温度对砂岩弹性模量的影响 |
| 2.2.4 冻结温度对砂岩抗拉强度的影响 |
| 2.3 不同冻结温度下饱和砂岩受荷破坏模式 |
| 2.3.1 单轴压缩条件下的破坏模式 |
| 2.3.2 巴西劈裂条件下的破坏模式 |
| 2.4 冻结作用对砂岩力学特性的影响机制 |
| 2.4.1 饱和砂岩冻结过程中的未冻水含量变化 |
| 2.4.2 冻结完整砂岩强度与温度的关系 |
| 2.4.3 冻结作用对砂岩力学特性的效应影响机制 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 冻结裂隙砂岩静力学特性与主控机制 |
| 3.1 试验方案 |
| 3.1.1 试样选取与制备 |
| 3.1.2 试验装置 |
| 3.1.3 试验过程 |
| 3.2 常温下干燥裂隙砂岩压缩强度与破坏过程 |
| 3.2.1 不同裂隙倾角干燥试样强度及变形特征 |
| 3.2.2 不同裂隙倾角砂岩压缩破坏过程中的声发射特征 |
| 3.2.3 常温干燥裂隙砂岩压缩破坏过程分析 |
| 3.3 常温下饱水裂隙砂岩压缩强度与破坏过程 |
| 3.3.1 不同裂隙倾角饱水砂岩强度及变形 |
| 3.3.2 常温饱水裂隙砂岩压缩破坏过程中的声发射特征 |
| 3.3.3 常温饱水裂隙砂岩压缩破坏过程分析 |
| 3.4 冻结饱水裂隙砂岩压缩强度与破坏过程 |
| 3.4.1 不同裂隙倾角冻结饱水试样强度及变形 |
| 3.4.2 冻结饱水试样压缩破坏过程中的声发射特征 |
| 3.4.3 冻结饱水试样压缩破坏过程分析 |
| 3.5 含水(冰)状态对裂隙砂岩压缩破坏特性的影响 |
| 3.5.1 不同含水状态下裂隙砂岩压缩力学参数 |
| 3.5.2 含水状态对裂隙砂岩压缩破坏特征的影响机制 |
| 3.6 冻结作用对裂隙砂岩压缩破坏特性的影响机制分析 |
| 3.6.1 不同冻结温度下裂隙砂岩力学参数演化特性分析 |
| 3.6.2 冻结作用下裂隙砂岩损伤机制分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 冻结裂隙砂岩冲击压缩破坏特性与影响机制 |
| 4.1 冻结裂隙砂岩动态压缩实验 |
| 4.1.1 试验设备 |
| 4.1.2 SHPB冲击压缩试验理论 |
| 4.1.3 试样制备 |
| 4.1.4 裂隙砂岩动态压缩试验 |
| 4.2 冻结裂隙砂岩动态压缩力学特性 |
| 4.2.1 动态压缩试验应力平衡分析 |
| 4.2.2 冻结裂隙砂岩动态压缩应力应变曲线 |
| 4.3 冻结温度对裂隙砂岩动态压缩特性的影响 |
| 4.3.1 动态峰值应力的变化特征 |
| 4.3.2 动态弹性模量的变化特征 |
| 4.3.3 动态峰值应变的变化特征 |
| 4.4 裂隙倾角对裂隙砂岩动态压缩特性的影响 |
| 4.4.1 动态峰值应力的变化特征 |
| 4.4.2 动态弹性模量的变化特征 |
| 4.4.3 动态峰值应变的变化特征 |
| 4.5 冲击压缩应力分布状态模拟 |
| 4.5.1 材料本构模型及其参数选取 |
| 4.5.2 动态压缩数值模拟模型及参数选取 |
| 4.5.3 裂隙倾角动态压缩模拟分析 |
| 4.6 不同倾角冻结裂隙砂岩裂纹的成核、扩展与破坏 |
| 4.6.1 动态破坏过程分析 |
| 4.6.2 动态破坏形态分析 |
| 4.7 含裂隙冰应力波传播及裂隙扩展机制分析 |
| 4.7.1 含冰裂隙的应力波反射透射机制 |
| 4.7.2 冲击作用下含冰裂隙扩展机制 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 冻结裂隙砂岩冲击劈裂破坏特性与影响机制 |
| 5.1 冻结裂隙砂岩冲击劈裂试验 |
| 5.1.1 实验设备 |
| 5.1.2 SHPB动态劈裂试验理论 |
| 5.1.3 试样制备 |
| 5.1.4 试验方案 |
| 5.2 冻结裂隙砂岩动态劈裂力学特性 |
| 5.2.1 动态劈裂试验应力平衡分析 |
| 5.2.2 冻结裂隙砂岩动态劈裂应力应变曲线 |
| 5.3 冻结温度对裂隙砂岩冲击劈裂特性的影响 |
| 5.3.1 动态抗拉强度的变化特征 |
| 5.3.2 动态弹性模量的变化特征 |
| 5.3.3 峰值应变的变化特征 |
| 5.4 裂隙倾角对裂隙砂岩冲击劈裂特性的影响 |
| 5.4.1 抗拉强度的变化特征 |
| 5.4.2 动态弹性模量的变化特征 |
| 5.4.3 峰值应变的变化特征 |
| 5.5 冲击劈裂应力分布模拟分析 |
| 5.5.1 冰体模型参数的选取 |
| 5.5.2 数值模型的建立 |
| 5.5.3 试样内部应力分布平衡过程 |
| 5.5.4 砂岩动态劈裂的应力传播过程 |
| 5.6 不同倾角冻结裂隙砂岩裂纹的成核、扩展与破坏 |
| 5.7 冻结作用对裂隙砂岩冲击劈裂特性的影响机制 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 冻结裂隙砂岩动态损伤本构关系及影响因素分析 |
| 6.1 冻结裂隙砂岩动态损伤特性基础理论 |
| 6.1.1 颗粒增强微细观损伤理论 |
| 6.1.2 宏观损伤组合模型基础理论 |
| 6.2 考虑细观损伤的冻结砂岩动态本构模型构建 |
| 6.3 考虑宏观缺陷的冻结裂隙砂岩动态本构模型 |
| 6.4 冻结裂隙砂岩动态损伤本构模型的试验验证 |
| 6.5 冻结裂隙砂岩动态损伤模型关键参数影响特性分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（4）水平层状岩体隧道底部结构损伤机理与处治研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 层状岩体研究现状 |
| 1.2.2 混凝土损伤研究现状 |
| 1.2.3 隧道底部结构损伤机理与处治技术研究现状 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.4 技术路线 |
| 第二章 既有水平层状岩体隧道损伤数值建模与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 隧道工程概况 |
| 2.3 围岩本构模型选取及材料属性 |
| 2.3.1 ABAQUS节理岩体模型 |
| 2.3.2 围岩参数选取 |
| 2.4 混凝土材料本构模型选取与材料属性 |
| 2.4.1 混凝土材料弹性参数 |
| 2.4.2 混凝土材料塑性本构选取与参数确定 |
| 2.5 数值模型建立 |
| 2.5.1 计算模型及边界条件 |
| 2.5.2 模型初始地应力场确定 |
| 2.5.3 施工过程模拟 |
| 2.6 模拟结果分析 |
| 2.6.1 围岩塑性区分析 |
| 2.6.2 衬砌拉伸损伤区分析 |
| 2.6.3 衬砌内力分析 |
| 2.6.4 水平层状岩体隧道衬砌破坏模式与结构安全系数检验 |
| 2.6.5 衬砌底部结构竖向变形分析 |
| 2.6.6 填充与道床板受力及变形分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 地应力条件对水平层状岩体隧道底部结构影响分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 地应力条件对水平层状岩体隧道底部结构力学响应与损伤影响分析 |
| 3.2.1 不同地应力条件下隧道底部围岩塑性区特征分析 |
| 3.2.2 地应力条件对隧道底部结构受力影响分析 |
| 3.2.3 地应力条件对隧道底部结构竖向变形影响分析 |
| 3.2.4 地应力条件对隧道底部结构损伤影响分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 地形因素对水平层状岩体隧道底部结构影响分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 侧压力系数k=0.5 时隧道底部结构力学响应分析 |
| 4.2.1 围岩塑性区分析 |
| 4.2.2 隧道底部结构受力与变形分析 |
| 4.3 侧压力系数k=1 时隧道底部结构力学响应分析 |
| 4.3.1 围岩塑性区分析 |
| 4.3.2 衬砌底部结构受力与变形分析 |
| 4.4 侧压力系数k=1.5 时隧道底部结构力学响应分析 |
| 4.4.1 围岩塑性区分析 |
| 4.4.2 衬砌底部结构受力与变形分析 |
| 4.5 纵向坡角对隧道底部结构影响概述 |
| 4.5.1 纵向坡角变化对衬砌内力分布影响概述 |
| 4.5.2 纵向坡角变化对衬砌底部竖向变形影响概述 |
| 4.5.3 纵向坡角变化对衬砌底部结构损伤影响概述 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 仰拱结构与脱空范围对水平层状岩体隧道底部结构影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同仰拱厚度下隧底脱空范围对隧道底部结构影响分析 |
| 5.2.1 围岩塑性区分析 |
| 5.2.2 衬砌受力与变形分析 |
| 5.2.3 衬砌塑性损伤区分析 |
| 5.3 不同仰拱矢跨比下隧底脱空范围对隧道底部结构影响分析 |
| 5.3.1 围岩塑性区分析 |
| 5.3.2 衬砌受力与变形分析 |
| 5.3.3 衬砌塑性损伤区分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 水平层状岩体隧道底部结构损伤处治技术及效果分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 隧道底部结构损伤处治技术 |
| 6.2.1 隧底围岩处治技术 |
| 6.2.2 隧道底部结构处治技术 |
| 6.2.3 联合处治技术 |
| 6.3 隧道底部结构损伤处治方案数值模拟 |
| 6.3.1 隧道底部结构损伤处治方案 |
| 6.3.2 处治方案数值分析结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
（5）高地应力下沿空留巷巷旁支护高延性混凝土材料研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究与发展现状 |
| 1.2.1 沿空留巷及其充填材料 |
| 1.2.2 数字散斑技术 |
| 1.3 研究内容、研究方法及技术路线 |
| 第2章 充填材料选取及试验方案设计 |
| 2.1 试验原材料 |
| 2.1.1 基准水泥 |
| 2.1.2 粉煤灰 |
| 2.1.3 细骨料 |
| 2.1.4 粗骨料 |
| 2.1.5 钢纤维 |
| 2.1.6 聚合物 |
| 2.1.7 水、消泡剂、减水剂 |
| 2.2 试验仪器设备 |
| 2.3 试验方案设计 |
| 2.3.1 配合比确定 |
| 2.3.2 试件种类及制备养护 |
| 2.4 测试方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 混凝土力学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 测试参数及计算方法 |
| 3.2.1 抗压试验 |
| 3.2.2 轴向最大应变率 |
| 3.2.3 试件尺寸的影响 |
| 3.2.4 试件增阻速度分析 |
| 3.2.5 劈裂抗拉试验 |
| 3.2.6 抗折试验挠度及韧性 |
| 3.3 测试结果分析 |
| 3.3.1 单轴抗压结果分析 |
| 3.3.2 劈裂抗拉及结果分析 |
| 3.3.3 抗折强度及挠度分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于数字散斑法研究混凝土破坏性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数字图像相关法原理 |
| 4.2.1 相关系数函数 |
| 4.2.2 基于Newton-Raphson算法的亚像素位移搜索 |
| 4.3 数字散斑测试系统 |
| 4.3.1 测试系统 |
| 4.3.2 相关参数设计 |
| 4.4 应变局部化过程分析 |
| 4.4.1 普通混凝土应变局部化过程分析 |
| 4.4.2 改性混凝土应变局部化过程分析 |
| 4.5 局部化带位移演化分析法 |
| 4.5.1 普通混凝土局部化带位移演化分析 |
| 4.5.2 改性混凝土局部化带位移演化分析 |
| 4.6 各阶段时间比例分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于高延性混凝土数值模拟研究 |
| 5.1 数值模拟方法介绍 |
| 5.2 数值模拟方法的基本原理 |
| 5.2.1 数值模拟方法的计算准则 |
| 5.2.2 数值模型建立及模拟方案 |
| 5.3 数值模拟结果及分析 |
| 5.3.1 21213工作面回采过程中充填体塑性区分析 |
| 5.3.2 21213工作面回采过程中充填体应力分析 |
| 5.3.3 21213工作面回采过程中顶底板移近量分析 |
| 5.3.4 21214工作面回采过程中充填体塑性区分析 |
| 5.3.5 21214工作面回采过程中充填体应力分析 |
| 5.3.6 21214工作面回采过程中顶底板移近量分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文的不足及展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）摩擦滑动接触条件下隧洞围岩和衬砌力学分析的解析方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 隧道工程围岩稳定及支护结构设计理论 |
| 1.2.1 围岩稳定和围岩压力理论发展 |
| 1.2.2 隧道工程支护结构设计理论发展 |
| 1.3 隧道工程力学分析解析研究现状 |
| 1.3.1 无衬砌隧道研究现状 |
| 1.3.2 隧道工程围岩支护相互作用研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 隧道力学分析的弹性理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 平面弹性问题的基本方程 |
| 2.3 平面弹性的复变方法 |
| 2.4 保角变换与曲线坐标 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光滑接触条件下非圆形有压隧洞的应力位移解析解 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 求解的基本原理及方程 |
| 3.2.1 围岩和衬砌应力和位移分量的表示 |
| 3.2.2 围岩和衬砌的解析函数的形式 |
| 3.2.3 围岩和衬砌解析函数求解的基本方程 |
| 3.2.4 围岩和衬砌解析函数的求解过程 |
| 3.3 围岩和衬砌的应力位移求解 |
| 3.3.1 围岩和衬砌应力的求解 |
| 3.3.2 围岩和衬砌位移的求解 |
| 3.4 算例和分析 |
| 3.4.1 计算精度检验 |
| 3.4.2 直墙半圆拱形隧洞围岩和衬砌应力的讨论 |
| 3.4.3 马蹄形隧洞围岩和衬砌应力的讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 圆形隧洞围岩衬砌摩擦滑动接触条件下的应力解析方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基本原理及方法 |
| 4.2.1 仅开挖引起的围岩位移 |
| 4.2.2 衬砌作用下应力位移的复势函数表示 |
| 4.2.3 建立方程 |
| 4.3 摩擦滑动接触的解法 |
| 4.3.1 滑动准则 |
| 4.3.2 优化模型 |
| 4.3.3 衬砌和围岩中的应力 |
| 4.3.4 基于有限元方法的衬砌与围岩接触分析原理 |
| 4.3.5 计算结果的验证 |
| 4.4 分析和讨论 |
| 4.4.1 接触面上的接触应力 |
| 4.4.2 接触面上的切向位移间断值 |
| 4.4.3 围岩开挖边界上的切向应力 |
| 4.4.4 衬砌内外边界上的切向应力 |
| 4.4.5 摩擦系数的阈值 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 摩擦滑动接触的高效解法和接触方式的判定 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基本原理及方法 |
| 5.3 摩擦滑动接触解法的优化 |
| 5.4 分析和讨论 |
| 5.4.1 围岩和衬砌接触面上的接触方式 |
| 5.4.2 衬砌和围岩各边界上切向应力的变化规律 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 攻读博士期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）动载应力波形对岩石裂纹扩展影响的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 动载下含缺陷岩石裂纹扩展的理论研究 |
| 1.2.2 动载下含缺陷岩石裂纹扩展的试验研究 |
| 1.2.3 动载下含缺陷岩石裂纹扩展的数值模拟研究 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 研究技术路线 |
| 2 岩石中应力波传播理论及RFPA数值试验方法简介 |
| 2.1 岩石中的应力波传播理论 |
| 2.1.1 应力波的产生 |
| 2.1.2 岩石中应力波的传播及衰减 |
| 2.1.3 应力波透射和反射 |
| 2.2 RFPA~(3D)数值方法介绍 |
| 2.2.1 RFPA非均匀性描述 |
| 2.2.2 RFPA细观单元损伤演化原理 |
| 2.2.3 RFPA有限元动力计算方法 |
| 2.2.4 RFPA~(3D)分析过程简介 |
| 3 爆炸波形对岩石预制裂纹扩展机制的影响分析 |
| 3.1 模型相关参数设置及验证 |
| 3.1.1 模型及加载参数设置 |
| 3.1.2 数值模型验证 |
| 3.2 预制裂纹对岩石裂纹扩展演化的影响分析 |
| 3.3 爆炸波形对岩石裂纹扩展影响分析 |
| 3.3.1 对岩石裂纹扩展形态的影响 |
| 3.3.2 对岩石裂纹扩展长度的影响 |
| 3.3.3 对炮孔粉碎区半径的影响 |
| 3.4 其他因素对裂纹扩展影响分析 |
| 3.4.1 炮孔与预制裂纹间距L对岩石裂纹扩展影响 |
| 3.4.2 充填系数α对岩石裂纹扩展影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 冲击波形对单缺陷岩石裂纹扩展模式的对比研究 |
| 4.1 模型参数及合理性验证 |
| 4.1.1 模型及加载参数设置 |
| 4.1.2 模型计算结果合理性验证 |
| 4.2 冲击作用下单孔洞岩石裂纹扩展模拟研究 |
| 4.2.1 孔洞周边X形裂纹扩展演化分析 |
| 4.2.2 波形对含预制孔洞岩石中裂纹扩展形式的影响 |
| 4.2.3 波形对含预制孔洞岩石中裂纹扩展角度的影响 |
| 4.3 冲击作用下单裂纹岩石裂纹扩展模拟研究 |
| 4.3.1 预制裂纹周边X形裂纹扩展演化分析 |
| 4.3.2 波形对含预制裂纹岩石中裂纹扩展形式的影响 |
| 4.3.3 波形对含预制裂纹岩石中裂纹扩展角度的影响 |
| 4.4 不同缺陷处岩石裂纹扩展对比分析 |
| 4.4.1 岩石裂纹扩展过程分析 |
| 4.4.2 岩石裂纹扩展形态分析 |
| 4.4.3 岩石裂纹平均扩展速度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 冲击波形对多缺陷岩石裂纹贯通模式的影响探索 |
| 5.1 模型参数设置 |
| 5.2 双缺陷岩石裂纹扩展差异分析 |
| 5.2.1 双缺陷模型中的单缺陷处岩石裂纹扩展分析 |
| 5.2.2 双缺陷间的岩石裂纹扩展情况分析 |
| 5.2.3 不同间距双裂纹岩石的裂纹扩展分析 |
| 5.3 多缺陷模型裂纹扩展模式的验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（8）EGS诱发地震特征及风险评价研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与选题依据 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据 |
| 1.2 国内外研究的现状 |
| 1.2.1 国内外EGS现场工程诱发地震现状 |
| 1.2.2 EGS诱发地震时空分布特征研究现状 |
| 1.2.3 EGS诱发地震发震机理研究现状 |
| 1.2.4 EGS诱发地震实验研究现状 |
| 1.2.5 EGS诱发地震数值模拟研究现状 |
| 1.2.6 EGS诱发地震预测方法研究现状 |
| 1.2.7 EGS诱发地震减震方法研究现状 |
| 1.2.8 目前EGS诱发地震研究遇到的主要挑战 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 本文的创新点 |
| 第二章 EGS开发诱发地震室内模型实验研究 |
| 2.0 引言 |
| 2.1 水力压裂实验 |
| 2.2 水力压裂设备 |
| 2.3 水力压裂实验 |
| 2.3.1 实验步骤 |
| 2.3.2 岩石样品 |
| 2.4 实验结果与分析 |
| 2.4.1 注入流速对压裂特征影响 |
| 2.4.2 温度对压裂特征影响 |
| 2.4.3 围压对压裂特征影响 |
| 2.4.4 注入方式对压裂特征影响 |
| 2.5 压裂后渗透率的估计 |
| 2.6 压裂后储层改造体积的估计 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 EGS开发诱发地震数值模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水力压裂过程及诱发裂缝模拟 |
| 3.2.1 模型简介 |
| 3.2.2 裂缝模拟控制方程 |
| 3.2.3 模型验证 |
| 3.2.4 实验结果与数值模拟结果对比 |
| 3.3 声发射过程模拟 |
| 3.3.1 模型简介及控制方程 |
| 3.3.2 数值模拟结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 EGS开发诱发地震机制分析及危险性评估方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 诱发地震最大震级估算方法研究 |
| 4.2.1 诱发地震最大震级回归预测分析 |
| 4.2.2 诱发地震最大震级回归公式理论基础 |
| 4.3 诱发地震风险性评估 |
| 4.3.1 概率模型选取 |
| 4.3.2 震级危险性概率分析结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 青海共和盆地EGS开发诱发地震预测评价 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究区地震地质环境 |
| 5.2.1 研究区构造地质背景 |
| 5.2.2 研究区产生断层的构造运动 |
| 5.2.3 研究区历史地震活动特征 |
| 5.3 研究区野外调查结果 |
| 5.3.1 研究区历史地震、断层与场地关系 |
| 5.3.2 野外调查研究区附件断层 |
| 5.3.3 野外断层调查结论 |
| 5.4 诱发地震模拟 |
| 5.4.1 储层诱发地震模型建立 |
| 5.4.2 不同储层参数条件下诱发地震模拟结果 |
| 5.4.3 不同工程参数条件下诱发地震模拟结果 |
| 5.5 诱发地震危险性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议及展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（9）水—力耦合作用下裂隙岩体渗流规律与突水机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 2 文献综述与研究内容 |
| 2.1 水-力耦合作用下裂隙岩体力学特性研究 |
| 2.2 水-力耦合作用下裂隙岩体渗流特性研究 |
| 2.3 水-力耦合作用下裂隙岩体变形破坏全过程研究 |
| 2.4 水-力耦合作用下裂隙岩体变形破坏数值模拟研究 |
| 2.5 水-力耦合研究存在的问题 |
| 2.6 研究内容及技术路线 |
| 2.6.1 主要研究内容 |
| 2.6.2 技术路线 |
| 3 水-力耦合作用下裂隙岩体渗流特性试验研究 |
| 3.1 材料选取及物理力学特征 |
| 3.1.1 材料选取、试样加工及细观测试 |
| 3.1.2 试样孔隙度及孔径测试 |
| 3.2 试验方案、设备及步骤 |
| 3.2.1 试验方案 |
| 3.2.2 试验设备及步骤 |
| 3.3 基于福希海默方程的非线性渗流行为分析 |
| 3.3.1 裂隙砂岩非线性渗流行为分析 |
| 3.3.2 福希海默系数的参数表达式 |
| 3.4 有效评估达西定律的适用性方法 |
| 3.4.1 归一化导水系数法 |
| 3.4.2 压力梯度比法 |
| 3.4.3 体积流量比法 |
| 3.5 福希海默系数探讨及裂隙砂岩渗流特性对比分析 |
| 3.5.1 福希海默系数探讨及物理意义 |
| 3.5.2 渗流特性对比分析 |
| 3.6 水-力耦合机制分析 |
| 3.6.1 有效应力系数确定 |
| 3.6.2 渗透率与法向应力关系分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 水-力耦合作用下裂隙岩体变形破坏机制研究 |
| 4.1 试验方案、设备及步骤 |
| 4.1.1 试验方案 |
| 4.1.2 试验设备及步骤 |
| 4.2 水-力耦合作用下裂隙砂岩力学特性 |
| 4.2.1 裂隙砂岩渐进破坏应力-应变关系 |
| 4.2.2 裂隙砂岩渐进破坏阈值确定 |
| 4.2.3 强度特性分析 |
| 4.2.4 变形特性分析 |
| 4.3 基于声发射裂隙砂岩变形破坏演化规律 |
| 4.3.1 声发射监测技术及设备 |
| 4.3.2 基于声发射时序特征参数的变形破坏特征分析 |
| 4.3.3 基于声发射频域特征参数的变形破坏特征分析 |
| 4.4 水-力耦合作用下裂隙砂岩破坏模式分析 |
| 4.4.1 裂纹破坏类型分析 |
| 4.4.2 裂隙砂岩破坏模式分析 |
| 4.5 水-力耦合作用下裂隙砂岩变形破坏过程数值模拟研究 |
| 4.5.1 水-力耦合数值模型构建及参数设置 |
| 4.5.2 水-力耦合作用下裂隙砂岩数值模拟研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 水-力耦合作用下裂隙岩体变形破坏中渗透率演化研究 |
| 5.1 水压加载设备及方法 |
| 5.2 裂隙砂岩变形破坏过程中渗透率的演化规律 |
| 5.2.1 渗透率、应力与时间关系分析 |
| 5.2.2 不同倾角下渗透率的变化规律 |
| 5.2.3 渗透率与偏应力关系分析 |
| 5.3 裂隙砂岩变形破坏过程中渗透率演化的数值模拟研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 水-力耦合作用下底板突水通道形成机制及防治措施 |
| 6.1 工程概况 |
| 6.2 工程地质与水文地质 |
| 6.2.1 工程地质特征 |
| 6.2.2 水文地质情况 |
| 6.3 水-力耦合作用下裂隙岩体渐进破坏过程理论模型 |
| 6.3.1 水-力耦合控制方程 |
| 6.3.2 渗流与损伤耦合控制方程 |
| 6.4 煤层底板渐进破坏与渗流演化数值模拟研究 |
| 6.4.1 底板突水过程数值模型构建及参数 |
| 6.4.2 不同形状裂隙对底板破裂模式与渗流场的影响 |
| 6.4.3 组合裂隙下底板渐进破裂与渗流演化模拟结果分析 |
| 6.5 煤层底板裂隙岩体突水防治建议措施 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要工作及结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）煤系地层水力压裂裂缝扩展规律及界面影响机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 煤层气开采国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外煤层气储量及生产开采现状 |
| 1.2.2 水力压裂开采煤层气国内外研究现状 |
| 1.3 水力压裂裂缝与煤岩界面交互扩展研究现状 |
| 1.3.1 物理试验研究现状 |
| 1.3.2 数值模拟研究现状 |
| 1.3.3 理论及预测模型研究现状 |
| 1.4 煤层气开采亟待解决的问题 |
| 1.5 本文主要研究内容及方法 |
| 1.5.1 研究内容及方法 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第2章 界面强度及应力对水力压裂裂缝扩展影响的试验研究 |
| 2.1 人工煤岩组合体试件制备、试验装置及方法 |
| 2.1.1 人工煤岩组合体试件制备 |
| 2.1.2 试验装置 |
| 2.1.3 试验过程与试验方案 |
| 2.2 煤岩界面摩擦特性规律 |
| 2.3 不同作用因素条件下裂缝跨界面扩展试验 |
| 2.3.1 不同应力条件下裂缝跨界面扩展规律 |
| 2.3.2 不同界面强度条件下裂缝跨界面扩展规律 |
| 2.4 界面强度突变对裂缝扩展路径的影响 |
| 2.5 注液压力演化规律及声发射动态响应特征 |
| 2.5.1 不同裂缝扩展形态注液压力演化规律 |
| 2.5.2 不同裂缝扩展形态声发射动态响应特征 |
| 2.6 煤岩界面裂缝起裂、偏转理论分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 压裂工艺参数对裂缝跨界面扩展规律的影响及机理研究 |
| 3.1 试件制备、试验装置及方法 |
| 3.1.1 大尺寸天然煤岩立方体试件制备 |
| 3.1.2 试验装置 |
| 3.1.3 试验过程与试验方案 |
| 3.2 天然煤岩组合体煤-岩受力特征分析 |
| 3.3 压裂参数对裂缝跨界面扩展的影响 |
| 3.3.1 不同应力差异系数下压裂裂缝扩展规律 |
| 3.3.2 不同压裂流体下压裂裂缝扩展规律 |
| 3.3.3 不同注液流量下压裂裂缝扩展规律 |
| 3.4 压裂裂缝跨界面扩展作用机理 |
| 3.4.1 应力差异对压裂裂缝跨界面扩展的影响机制 |
| 3.4.2 黏度及速率对压裂裂缝跨界面扩展的影响机制 |
| 3.4.3 材料特性对压裂裂缝跨界面扩展的影响机制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 不同裂缝间距水力压裂裂缝扩展规律试验研究 |
| 4.1 试件制备、试验装置及方法 |
| 4.1.1 平面板状岩体试制备件 |
| 4.1.2 试验装置 |
| 4.1.3 试验过程与试验方案 |
| 4.2 不同压裂孔裂缝间距条件下水力压裂裂缝扩展规律试验研究 |
| 4.2.1 不同裂缝间距条件下压裂裂缝扩展规律 |
| 4.2.2 多孔压裂注液压力演化规律 |
| 4.2.3 不同裂缝形态条件下注液流量动态演化特征 |
| 4.3 多孔压裂裂缝跨界面扩展规律试验研究 |
| 4.3.1 水力压裂裂缝跨界面起裂扩展规律 |
| 4.3.2 注液压力演化及声发射动态响应特征 |
| 4.3.3 多孔压裂裂缝扩展位移与应力分布规律 |
| 4.3.4 岩体裂缝断面形貌特征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 多因素作用下裂缝跨界面扩展预测模型及数值模拟研究 |
| 5.1 水力压裂裂缝跨界面扩展预测模型 |
| 5.1.1 预测模型的建立 |
| 5.1.2 模型验证 |
| 5.2 基于弹塑性断裂力学煤岩组合体水力压裂数值模型 |
| 5.2.1 基于弹塑性裂缝的水力压裂模型 |
| 5.2.2 基于弹塑性模型煤-岩组合体水力压裂数值模型 |
| 5.3 水力压裂数值模拟结果分析 |
| 5.3.1 不同距煤岩界面距离条件下裂缝扩展规律 |
| 5.3.2 不同顶板岩性条件下裂缝穿层扩展规律 |
| 5.4 基于线弹性断裂力学煤岩体水力压裂数值模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、椭圆形节理岩体单元受压时的结构力学分析（论文参考文献）
- [1]含张开型裂隙脆性试样破裂机制试验与模拟研究[D]. 赵宇松. 北京科技大学, 2021(08)
- [2]水力耦合作用下砂岩储层钻井井壁失稳破坏机理研究[D]. 周新宇. 山东大学, 2021
- [3]冻结裂隙岩体力学特性及冲击动力学响应研究[D]. 赵涛. 西安科技大学, 2021
- [4]水平层状岩体隧道底部结构损伤机理与处治研究[D]. 井游琪. 南京林业大学, 2021
- [5]高地应力下沿空留巷巷旁支护高延性混凝土材料研究[D]. 张泽瑞. 太原理工大学, 2021(01)
- [6]摩擦滑动接触条件下隧洞围岩和衬砌力学分析的解析方法[D]. 尹崇林. 华北电力大学(北京), 2021
- [7]动载应力波形对岩石裂纹扩展影响的数值模拟研究[D]. 李永祺. 大连理工大学, 2021(01)
- [8]EGS诱发地震特征及风险评价研究[D]. 程钰翔. 吉林大学, 2021
- [9]水—力耦合作用下裂隙岩体渗流规律与突水机理研究[D]. 张英. 北京科技大学, 2020
- [10]煤系地层水力压裂裂缝扩展规律及界面影响机理研究[D]. 姜玉龙. 太原理工大学, 2020