高成路[1]（2021）在《隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法》文中认为突水灾害严重制约着我国隧道及地下工程建设向更高质量、更高效率迈进,成为交通强国战略目标实现道路上的一道阻碍。深入认识突水灾变演化过程及其灾变机理,是解决隧道施工安全防控难题的理论基础。近年来,随着计算机技术的飞速发展和数值分析方法的广泛应用,利用数值模拟手段解决工程建设难题、再现地质灾害演化过程、揭示灾变过程中关键信息演化规律逐渐成为了研究热点,也为科学认识隧道突水灾变演化过程提供了解决思路。本文以隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法为主要研究目标,针对隔水岩体在隧道开挖卸荷与地下水渗流综合作用下发生的渐进破坏过程,利用基于非局部作用思想的近场动力学方法,采用理论分析、数学推导、程序研发、算例验证以及工程应用等手段,通过将近场动力学在模拟固体材料连续-非连续变形损伤与地下水渗流两方面的优势相结合,建立了描述流体压力驱动作用下裂隙岩体流-固耦合破坏过程的近场动力学模拟分析方法,并提出了描述隧道开挖卸荷效应的物质点休眠法与三维高效求解的矩阵运算方法,构建了考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法,成功应用于典型岩溶隧道突水灾变过程模拟,揭示了不同影响因素对隔水岩体渐进破坏突水灾变演化过程的影响规律,为隧道突水等相关地质灾害的预测预警及安全防控提供了重要的研究手段。（1）岩体往往是由节理裂隙等不连续结构面切割而成的岩块构成的,存在明显的不连续变形特征。据此,通过引入描述节理裂隙强度弱化效应的折减系数建立了节理裂隙岩体强度折减本构模型,通过引入反映物质点不可压缩效应的短程排斥力和反映材料非均质特性的Weibull分布函数建立了描述材料在压缩荷载作用下发生非均匀破坏的近场动力学基本控制方程,并且自主研发了基于矩阵运算的三维近场动力学高效求解方法和程序,实现了近场动力学在节理裂隙岩体压缩破坏过程中的有效模拟。（2）裂隙岩体流-固耦合破坏机制是隧道岩体破坏突水灾变演化过程模拟的关键。据此,基于近场动力学非局部作用思想,建立了模拟地下水渗流的等效连续介质、离散裂隙网络介质以及孔隙-裂隙双重介质近场动力学模拟方法,结合有效应力原理,提出了反映固体材料变形破坏与地下水渗流耦合作用的物质点双重覆盖理论模型,建立了模拟裂隙岩体水力压裂过程的近场动力学流-固耦合模拟方法,揭示了裂隙岩体水力压裂过程中应力-渗流-损伤耦合作用机制。（3）开挖卸荷是诱发隧道围岩损伤破坏及突水的主要原因,目前近场动力学方法尚未在岩土工程领域广泛应用,且缺乏描述围岩卸荷过程的理论与方法。据此,提出了模拟隧道开挖卸荷效应的物质点休眠法,通过与工程现场观测数据及前人研究结果进行对比,验证了该方法在模拟隧道开挖损伤区演化规律方面的有效性和可靠性,进而建立了考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法,实现了应力-渗流耦合作用下节理地层隧道开挖损伤区分布位置及形态的有效预测,为隧道施工过程岩体破坏突水灾变模拟提供了有效的数值方法。（4）隧道岩体破坏突水是不良地质构造与地下工程活动综合作用下发生的一种典型的连续-非连续动态变化过程,对数值模型的建立和求解提出了更高的要求。据此,应用自主研发的基于矩阵运算的考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法及程序,依托歇马隧道典型溶洞突水案例,实现了模型试验尺度岩溶隧道施工过程中隔水岩体在开挖卸荷与地下水渗流综合作用下,开挖损伤区与渗透损伤区接触-融合-贯通直至突水通道形成的全过程模拟。（5）岩溶隧道突水灾变机理十分复杂,正确认识突水灾变发生条件与影响规律是突水灾害防控的基础。据此,依托歇马隧道工程实例,开展了工程尺度岩溶隧道突水灾变过程模拟,通过对比分析不同影响因素条件下隔水岩体渐进破坏与突水通道形成过程,揭示了溶洞发育规模、溶洞水压力、围岩材料性能和隧道埋深等因素对突水灾变过程的影响机制,通过防突结构最小安全厚度和突水防控措施分析,为岩溶隧道突水灾害预测预警及安全防控提供了科学指导。（6）近场动力学凭借其模拟材料损伤破坏的独特优势,在岩土工程领域拥有巨大的应用潜力,但是目前尚无成熟的数值仿真软件推广应用。据此,基于自主研发的考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法及程序,利用C++与Matlab混合编程技术,开发了具有自主知识产权的界面友好、操作方便、扩展性强的适用于岩土工程问题的专业数值仿真软件——近场动力学工程仿真实验室（PESL）,为近场动力学在岩土工程及其他领域的推广应用提供了借鉴。
张栩栩[2]（2020）在《预制椭圆形缺陷类岩石材料单轴压缩试验与数值模拟研究》文中研究说明本文利用水泥砂浆材料制备裂隙至圆孔渐变的含缺陷类岩石材料试件,通过对预制而成的缺陷类岩石试件进行单轴压缩试验,类岩石缺陷尺寸变化值m（m=（a-b）/（a+b））为0、0.14、0.33、0.60和0.95以及与正应力的夹角α为0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°的变化下,结合岩石断裂力学理论、室内试验和数值模拟手段,得到了缺陷岩石单轴受压下力学响应机制,分析了缺陷倾角等变量对缺陷试样破坏特征的影响,加大地下建设者和工作者对含特定缺陷的岩石扩展特性的了解,对预测地下工程周围岩石结构破坏具有重要意义。本文主要结论如下:（1）缺陷的存在对本次试验的峰值强度有弱化作用,其中圆孔缺陷对强度的弱化效果是最为明显;含缺陷试件的峰值强度随着m值增加而增大,缺陷的倾角为α=0°及当缺陷的长轴与加载的应力平行时,缺陷类岩石的峰值强度为最大;缺陷类岩石峰值强度随着缺陷倾角的增加呈现先降低后增加的趋势,在倾角达到45°与60°时缺陷类岩石的峰值强度为最低;（2）缺陷类岩石的起裂点受到缺陷m值和倾角α影响。其中当m值一定时,α从0°到90°的增加过程中,起裂点逐渐从长轴端点处往短轴端点靠近;当α一定时,随着m值的减小,起裂点从最开始的长轴端点附近往短轴端点附近偏移。分析可知,其主要原因是当m减小时,缺陷试件内部张拉应力集中区域减小,导致起裂的拉应力集中范围降低,从而使得起裂点向短轴附近偏移;（3）缺陷类岩石的裂纹扩展在缺陷的上下端点萌生张拉裂纹,并沿主应力方向扩展,部分试件萌生的张拉裂纹消失至肉眼观察不见,而在缺陷的左右端点萌生剪切裂纹,沿对角线扩展贯通,在缺陷的左右端点处发生表面剥落现象。数值模拟分析发现,裂纹在上下端点的萌生主要是因为在缺陷的上下部分的拉应力集中,而在左右端点的剪切裂纹主要是压缩应力的集中;（4）模拟试件的裂纹发育过程中的剪切裂纹、张拉裂纹和总裂纹数量统计分析发现,裂纹发育越靠近峰值时,其增加的速率越大,达到峰值后裂纹增加的速率最大,试件在荷载破坏过程中随着内部裂纹的萌生导致裂纹扩展的加速;（5）缺陷试件的贯穿破坏面可分为张拉破坏面和剪切破坏面。最终破坏模式分为,只有剪切破坏面的剪切破坏模式,和既有剪切破坏面也张拉破坏面的拉-剪混合破坏。并且最初萌生的裂纹不一定发育成为最终的破坏面。
郑安兴[3]（2015）在《扩展有限元法及其在岩体裂隙扩展模拟中的应用研究》文中认为岩体中普遍存在着断层﹑节理和裂隙等结构面,这些结构面的存在和发展对岩体的整体强度﹑变形及稳定性有极大的影响,因此,研究岩体中原生结构面的萌生﹑发展以及贯通演化过程对评估岩体工程安全性和可靠性具有非常重要的理论与现实意义。扩展有限元法（XFEM）作为一种新兴的求解不连续问题的有效数值方法,在模拟岩体裂隙扩展﹑水力劈裂等方面具有的独特优势。本文依托国家自然科学基金项目“降雨条件下岩质边坡变形破坏过程及其预测模型研究”和国家重点基础研究发展计划（973）项目“边坡与坝体-库水相互作用及稳定性演化机制”,深入研究了扩展有限元法的基本理论及其在岩体裂隙扩展模拟中的应用,建立了扩展有限元法求解岩体裂隙摩擦接触与水裂劈裂问题的数值模型,并将计算模型应用于实际工程,研究岩体工程破坏演化过程及其机理。本文的主要工作如下:（1）考虑岩石闭合裂纹壁面间存在的摩擦力对裂纹尖端应力场的影响,应用最大周向应力理论得到压剪复合裂纹的断裂角。在此基础上,依据岩石裂纹尖端双向受力时的破坏特征,结合最大周向应力准则与修正的Griffith强度理论,建立了考虑摩擦效应的闭合裂纹失稳扩展的岩石压剪断裂判据。（2）扩展有限元是在常规有限元框架内求解不连续问题的有效数值计算方法。在实现扩展有限元程序的基础上,探讨了网格密度与积分区域因子对应力强度因子计算精度的影响,并给出了网格密度与积分区域因子的合理取值。通过算例分析得到,裂纹扩展增量对裂纹路径有较大影响,而网格密度对裂纹路径影响不大。将重分析方法引入扩展有限元中,以边裂纹拉伸板为算例,利用该方法可有效减少裂纹扩展的每一个迭代步计算成本,并随着单元数目的增加或扩展增量值的减小,计算成本降低更加明显。（3）建立了摩擦弹性接触问题的扩展有限元非线性互补模型,将不等式接触条件转化为非线性互补类的非光滑方程组,并采用基于广义导数的非光滑阻尼牛顿法求解方程组,无需引入任何额外人工变量以及迭代求解。最后对含裂纹平板进行数值试验,计算结果表明,该方法具备模拟接触面上贴合、滑动和分离状态的能力,计算效率及精度高,且能够快速收敛,从而验证了本文方法的有效性与正确性。（4）在扩展有限元法框架下建立了岩体开裂与裂隙水流相互作用耦合模型,基于考虑裂纹面水压力作用的虚功原理推导出了采用扩展有限元法分析水力劈裂问题的控制方程,给出了裂隙水流与岩体结构开裂相互作用的扩展有限元实现方法。通过半解析半数值方法得到裂纹面水压分布梯度与裂纹张开位移间的耦合关系,这样不仅简化耦合迭代分析,而且提高计算精度。最后通过2个数值算例验证了该方法的有效性,同时展现了扩展有限元法在进行裂隙水力劈裂分析方面具有明显的优势。（5）将XFEM应用于解决危岩主控结构面变形破坏分析﹑重力坝坝基断裂扩展模拟﹑压力隧洞水力劈裂分析与岩质边坡稳定性分析等工程问题。数值计算结果表明:扩展有限元法在不重新划分网格的前提下可以很好地进行开裂过程的模拟,同时能够显式地描述裂隙开裂的轨迹,对高水压作用下的岩体进行水力劈裂模拟,能较好的反映出裂隙水流与岩石开裂之间的相互影响;将矢量和法引入扩展有限元法中,并结合XFEM的接触模型用于节理岩质边坡的稳定性分析,不需要迭代计算,安全系数计算过程简单。
谢雅娟,虞松,李邦祥,徐翔,朱维申[4]（2019）在《含裂隙水预制平面裂隙的启裂理论与试验验证》文中指出为研究含裂隙水预制平面裂隙的启裂特性,分别对裂隙张开和闭合两种情况进行理论分析和试验验证。详细阐述裂隙尖端应力强度因子和张开型裂隙启裂角度和启裂强度的理论计算方法,并给出压缩条件下闭合裂隙的起裂强度公式。制作了预制有张开型贯穿裂隙的水泥砂浆试件,进行双轴压缩试验。通过试验对比分析探讨裂隙尖端应力强度因子与裂隙启裂角度随裂隙倾角、水压力和裂隙尖端曲率半径的变化规律,以及裂隙启裂强度与水压力和侧压的关系。结果表明:含水压张开型裂隙Ⅰ型应力强度因子随裂隙倾角的增加而增加,在裂隙倾角为75°时最容易发生Ι型（扩展型）裂纹,随水压力和裂隙尖端曲率半径的增加而减小。剪切型裂隙Ⅱ型应力强度因子随裂隙倾角呈对称分布,在裂隙倾角为45°处取得最大值,与水压力和裂隙尖端曲率半径无关。张开型裂隙的启裂角度随着裂隙倾角、水压力和裂隙尖端曲率半径的增加而减小;启裂强度与水压力成反比,与侧压成正比。本研究结果可为岩土工程中渗透水压作用下裂隙的启裂扩展研究提供参考。
王知深[5]（2019）在《岩石水压致裂的机理研究及非连续变形分析计算》文中研究说明近年来,岩体在水力耦合作用下的变形破坏开裂等力学行为的研究已经成为了地下工程研究的一个重点。水压致裂—是利用加压流体在岩石基质中诱导裂缝萌生和扩展的过程,也在地下油气开采,工程防灾减灾的相关研究中扮演者越来越重要的角色。水力压裂过程的机理,裂隙岩体在水压作用下的扩展过程,以及水压力对岩体力学性质的影响也被越来越多的研究人员所关注。但是流体和岩体都属于一种复杂的综合体,目前大多数的研究中,为了简化计算,通常都把流体理想化成达西流进行计算,但是在实际情况下,岩体空间内部的非达西流是普遍存在的一个现象,因此非达西流在岩体内部何时发生,非达西流产生后对岩体性质的影响等问题也亟待解决。另外工程岩体是一种非连续体,含有大量的不连续面,力学性质很大程度上受制于这些不连续面的性质,因此石根华先生提出的非连续变形分析方法无疑是研究节理岩体稳定性的最理想选择。本文设计了可视化液压密封装置,并在此基础上研究了不同条件下含有预制裂隙的类岩石试件水力压裂和水压致裂的全过程,之后建立了不同岩石有限体积法计算模型,在OpenFOAM平台上计算了流体在砂岩和碳酸盐岩岩石内部空间内发生非达西流时的临界条件以及非达西流因子的大小,根据计算结果,在DDARF基础上推导了达西-非达西流裂隙岩体渗流场和应力场的控制方程,通过二次开发建立DDARF平台裂隙岩体渗流应力耦合分析模型,开展了流固耦合作用下水压致裂裂缝扩展数值模拟,将计算结果与室内试验结果进行了对比,并进行了应用介绍。本文的主要研究内容包括:1)为了能观察到在有水作用下,裂隙岩体的开裂过程,制作了具有类碳酸盐岩性质的类岩石试件,设计了可供观察的液体密封加压装置,并在此基础上进行了不同裂隙内水压力作用下,含贯穿裂隙类岩石试件注水情况下单轴压裂试验,并得出了该岩石试件的裂纹扩展、破坏规律以及应力应变曲线,以及水对岩石参数的影响。2)在不同围压下、不同加载速率,将含贯穿裂隙类岩石试件进行水压致裂试验,得到了类岩石试件水力压裂的裂纹扩展、破坏规律,以及不同外界条件对水压致裂时岩石参数的影响,并对岩石水压致裂的机理进行了分析。3)通过建立Beadpack模型,Bentheimer砂岩模型和Estaillades碳酸盐岩模型,并代入到OpenFOAM中进行计算,得到了三种模型非达西流发生时的临界雷诺数,和非达西流系数。并根据对比和敏感性分析,确保了计算结果的正确性和精确性。4)针对DDARF现有的不足,利用HyperMesh强大的网格模型建立能力,建立了DDARF与HyperMesh的接口程序,针对DDARF无法生成多尺度网格的缺点,利用HyperMesh2DDARF接口程序生成了多尺度的块体划分,在保证了计算精度的情况下,提升了计算效率。5)在流固耦合计算原理的基础上,引入了在水力耦合计算中水力开度的计算方法,推导了在达西流情况下以及非达西流情况下的水头压力计算公式,并将其导入到DDARF的计算程序。6)根据前文提出的基于DDARF的裂隙岩体渗流时流体给裂隙的压应力公式写入到DDARF中,分别在不考虑非达西流影响和考虑达西流影响的条件下模拟了不同外界条件影响对含有预制单裂隙类碳酸盐岩试件的水力压裂以及水压致裂的影响。在考虑非达西流影响时的计算结果更接近室内试验的结果,说明所采用的计算方法是合理可行的,能很好的模拟水压作用下试件的破裂过程。7)通过DDARF裂隙岩体渗流应力耦合分析模型计算了在不同的水压加载速率的情况下,裂隙岩体试件的开裂情况,研究了在不同水压加载速率的情况下,试件的起裂强度和峰值强度随加载速率的变化规律。8)通过HyperMesh2DDARF程序建立了带不同几何形状预制注水裂隙的岩石多尺度网格模型,并在岩石周围施加了相应的地应力,进行了不同预制注水裂隙几何形态情况下地下岩体水压致裂的情况,并计算得到在非达西流动下,较短和较宽的裂缝几何形状比较长和较窄的裂缝能获得更好的生产率;相反,对于达西流,更长和更窄的断裂产生更高的生产率。
徐尔斯[6]（2019）在《水力压裂条件下饱和岩石损伤过程细观力学模拟》文中提出大型体积压裂已成为非常规油气储层有效开发的关键,水力压裂过程中裂缝缝网的发育,尤其是一些脆性储层原始微裂缝的开启与演化,是影响水力压裂效果的核心要素。然而,当前水力压裂数值模拟过程中大都仅考虑人工裂缝与宏观天然裂缝的耦合关系,而对于机制内部微损伤的演化过程模拟研究相对薄弱。由此,本论文基于细-宏观岩石损伤理论,从评价及完善饱和脆性岩石细观滑移裂缝的应力强度因子模型入手,结合细观滑移型裂纹模型及裂纹扩展准则,进一步完善了内含细观滑移型裂纹的饱和岩石材料本构模型。进而借助ABAQUS数值模拟软件,使用FORTRAN语言自主编写了UMAT子程序及USDFLD子程序,实现了所建细-宏观滑移型裂纹损伤饱和岩石本构的嵌入,并得到了水力压裂过程中岩石损伤情况的动态分布情况。最后通过对水力压裂施工过程中的注液阶段和闷井阶段的数值模拟,研究了水力压裂条件下岩石动态损伤过程的现象及规律,分析了岩石物性参数和施工参数对岩石力学特性及岩石损伤破坏过程的影响。研究结果表明:细观微裂纹形态及裂纹密度是影响岩石强度的本质主控因素,细观微裂纹形态越接近直线形裂纹,则越有利于岩石破坏;压缩载荷条件下应力-应变曲线出现台阶效应是大量细观主裂纹滑移作用的宏观响应,并且随裂纹密度及围压的增加,其岩石应力-应变曲线的非线性特征更为显着;同时,储层岩石渗透率越高、岩石内部细观裂纹密度越大、排量以及一定范围内流体粘度的增加,均有利于加快岩石损伤并扩大储层损伤面积;对于内含细观滑移型微裂纹的脆性岩石储层,适度减少注液时间并维持闷井时间,关井阶段内岩石单元损伤程度仍继续增加。论文成果可定量表征水力压裂过程中人工裂缝两侧基质的损伤度及其扩展规律,可为饱和脆性储层水力压裂工艺方案设计提供一定的理论依据。
梁鑫[7]（2019）在《岩石水/气压裂分形破裂机理与分形离散裂隙网络研究》文中指出我国非常规天然气储量丰富,其高效开采对于我国能源结构改善和可持续发展具有重要意义。裂隙系统在非常规天然气开采中扮演重要角色,其广泛触及储层岩石的水力压裂过程以及地下能源气体的渗流扩散过程。然而,由于裂隙几何形态迂曲不规则、具有分形效应,目前对岩石水力压裂造缝机制的认识以及对地下能源气体渗流扩散过程的认识尚不全面。为进一步在考虑裂隙分形效应下揭示储层岩石水力诱导裂纹的启裂扩展机理,并探究流体在分形裂隙网络中的渗流扩散演化规律,本文综合运用试验研究、理论分析和数值仿真等手段,开展了不同储层岩石的水/气压裂试验;建立了岩石水/气压裂分形裂纹启裂扩展新准则;完成了岩石裂隙网络拓扑结构的表征、分形离散裂隙网络模型的构建以及流体在不同拓扑结构分形离散裂隙网络中运移的渗透性评价;探究了广义分数阶算子下流体反常扩散模型的求解方法。主要研究结果如下:（1）通过对不同储层岩石进行水力和N2压裂室内试验发现,N2压裂下岩石的压裂效果比水力压裂好。主要表现在N2压裂下岩石的破裂压力较小,产生的宏观诱导裂纹隙迹线分形维数较大,且诱导的微观裂纹多以穿晶断裂模式扩展。此外,普遍的近似对称双翼纵贯单裂纹破裂形态表明,岩石在水/气压裂下主要以张拉破坏为主。（2）针对当前微观分形断裂模型下的岩石水力压裂裂纹启裂准则局限性,基于分形裂纹应力强度因子的修正式提出了考虑裂纹分形效应的岩石水力压裂裂纹启裂新准则。此外,从分形裂纹尖端应力场与能量密度场出发建立了考虑裂纹分形效应的岩石水力压裂裂纹扩展方向判断新准则,并讨论了裂纹分形维数对扩展方向角的影响。结果显示裂纹分形维数主要对水力诱导的Ⅱ型或Ⅰ-Ⅱ混合型分形裂纹的扩展方向有影响,且平面应力条件下的影响程度比平面应变大。（3）考虑岩石水/气压裂的流-固耦合作用,在提出的岩石水力压裂分形裂纹启裂新准则下基于COMSOL 3.5 with MATLAB 7.0二次开发实现了不同岩石水/气压裂破压力的数值求解。通过对比不同岩石破裂压力的数值计算结果和试验结果,发现两者之间偏差均小于20%,验证了新准则的有效性。同时,通过进一步地求解不同分形维数下岩石水/气压裂的破裂压力发现,忽略裂纹的实际分形维数会造成对岩石破裂压力的预测偏大,偏差均超过50%。该结果表明在实际水力压裂设计中裂纹的分形效应不可忽视。（4）通过数值仿真探究了不同工程因素和地质因素对岩石水/气压裂破裂压力的影响。其中,在一定范围内,岩石初始渗透率越大或压裂液粘度越小,岩石破裂压力越小,且当岩石初始渗透率低于某一临界值或压裂液粘度高于某一临界值时,由裂纹分形维数引起的岩石破裂压力偏差程度变大。此外,总的来看岩石Biot系数的增大或压裂液加载速率的减小会降低岩石破裂压力,但其影响程度均受岩石初始渗透率和压裂液粘度大小的制约。（5）揭示了岩石裂隙网络的连接拓扑结构具有局部聚类的特征,呈现出典型的复杂网络“小世界”性质。在此基础上,通过考虑裂隙网络的平均聚类系数和裂隙分形维数,对ADFNE开源程序进行二次开发实现了分形离散裂隙网络模型的构建,并结合LBM数值仿真对不同拓扑结构的分形离散裂隙网络模型渗透性进行了评价。结果表明裂隙网络平均聚类系数越大,其渗透性越好;而裂纹分形维数越大,分形裂隙网络渗透性越差。（6）基于Wiman广义分数阶新算子,从理论上描述了流体的时间分数阶反常扩散模型,并通过Laplace变换和泰勒级数展开获得了其在特殊初始条件和边界条件下的解析级数解。该论文有图108幅,表14个,参考文献184篇。
邹锦洲[8]（2019）在《裂隙岩体渗流特性及工程防治措施研究》文中认为裂隙岩体的渗流是最常见的地下水流状态,在采矿、石油、水利、边坡、基础、地下工程中广泛存在。大量的工程实例表明,地下水渗流严重影响着工程稳定性,因此裂隙岩体渗流是各工程必须研究和解决的问题。由于裂隙分布复杂,裂隙岩体是一种非均质、不连续的各向异体,地下水在裂隙岩体中分布和渗流的不均匀性,导致裂隙岩体渗流问题研究极其复杂。因而对于实际工程而言研究裂隙岩体渗流问题具有十分重要的意义。论文结合鸿图嶂隧道工程项目,在对国内外裂隙岩体渗流特性研究充分认识的基础上,通过多种手段对裂隙岩体渗流特性及工程防治措施进行研究,主要工作与成果如下:（1）对裂隙岩体结构面几何特性归纳总结,阐述了贯通裂隙岩体及非贯通裂隙岩体的力学特性,在对裂隙岩体的渗透系数及渗透张量认识的基础上总结分析了渗流对裂隙岩体的物理、化学及力学作用;（2）以隧址区工程地质为背景,对隧道围岩结构面统计信息,采用DIPS软件进行结构面优势组划分,通过对结构面产状、尺寸、密度等参数进行统计分析结果,建立了隧址区岩体研究区域相应的三维结构面网络模型,并计算出渗透张量;（3）应用3DEC块体离散元软件,基于三维离散网络模型,对裂隙岩体进行数值模拟,分别以完整岩体、裂隙岩体及渗流作用下的裂隙岩体作为研究对象,通过对比分析研究了裂隙岩体力学及其渗流特性;（4）对隧道工程中含水裂隙岩体的支护及防水措施进行归纳总结,在限量排放的理论基础上,分析了注浆对隧道涌水量和衬砌外水压力的影响,提出了相应的注浆圈参数,并探讨了鸿图嶂隧道的注浆止水措施。
刘曰武,高大鹏,李奇,万义钊,段文杰,曾霞光,李明耀,苏业旺,范永波,李世海,鲁晓兵,周东,陈伟民,傅一钦,姜春晖,侯绍继,潘利生,魏小林,胡志明,端祥刚,高树生,沈瑞,常进,李晓雁,柳占立,魏宇杰,郑哲敏[9]（2019）在《页岩气开采中的若干力学前沿问题》文中研究说明页岩气的开采涉及破裂和收集输运两个关键过程.如何实现2000 m以下、复杂地应力作用下、多相复杂介质组分的页岩层内网状裂纹的形成,同时将孔洞、缝隙中的游离、吸附气体进行高效收集,涉及到诸多的核心力学问题.这一工程过程涵盖了力学前沿研究的诸多领域:介质和裂纹从纳米尺度到千米尺度的空间跨越,游离、吸附气体输运过程中微秒以下的时间尺度事件到历经数年开采的时间尺度跨越,不同尺度上流体固体的相互作用,以及压裂过程中通过监测信息反演内部破坏状态等.针对近年来我们国家页岩气勘探开发工作所取得的成就及后续发展中面临的前沿力学问题,在综合介绍页岩气藏的基本特征和开发技术的基础上,以页岩气开采中的若干力学前沿问题为主线,从页岩力学性质及其表征方法、页岩气藏实验模拟技术、页岩气微观流动机制及流固耦合特征、水力压裂过程数值模拟方法、水力压裂过程微地震监测技术、高效环保的无水压裂技术等6个方面的最新研究进展进行了总结和展望,结合页岩气藏开发的工程实践,深入探究了其中力学关键问题,以期对从事页岩气领域的开发和研究的从业人员提供理论基础,同时,该方面的内容对力学学科、尤其是岩土力学领域的科研工作也具有重要指导价值.
孟祥喜[10]（2018）在《水岩作用下岩石损伤演化规律基础试验研究》文中指出水岩作用下岩石力学特性及损伤机理一直是岩石力学领域关注的前沿方向。岩体赋存于一定的地下水环境中,并处于饱水状态,地下水通过水岩作用使其组成成分改变、微孔隙生成、微裂隙扩展,损伤程度加剧,使其宏观上的强度和刚度等力学性能劣化,岩体更易变形且变形量更大。因此,开展水岩作用下岩石损伤演化规律的研究,对岩体工程的安全建设、营运及其长期稳定性具有重要的指导意义和良好的工程应用价值。关于水岩损伤机理的研究多从宏观尺度上研究岩石力学特性的变化,较少基于细观尺度上研究岩石孔隙结构的变化,此外,由于试验设备精度等限制的影响,试验过程中并不能做到实时、无损监测岩石内部细观结构的损伤演化规律,而岩石宏观力学特性变化的根本原因是岩石内部细观结构损伤演化的结果。为此本文采用理论分析、数值模拟和试验测试相结合的方法对水岩作用下岩石损伤演化规律进行研究。（1）分析了水岩作用下岩石损伤劣化理论和影响岩石损伤的主要因素;利用数值模拟软件分析了不同裂隙倾角和不同水压作用下岩石裂隙扩展演化规律;研究了水岩作用对岩石宏观力学特性的影响,得到了浸水时间与岩石单轴抗压强度和弹性模量之间的变化规律;基于应变等效性假设理论和统计微观损伤力学理论,建立了水岩作用和单轴载荷作用下本构模型,所建立的模型与单轴压缩试验的数据具有较好的吻合性,证明了将水岩和荷载共同作用下砂岩的应力-应变曲线分段进行表示的模型是合理的。（2）基于核磁共振技术,对不同岩性岩石进行核磁共振弛豫与核磁共振成像,得到了不同岩性岩石的核磁共振信号,获得了不同岩性岩石的细观结构特征,验证了岩石本身属性是影响岩石损伤的主要原因;对干燥和饱和砂岩进行核磁共振试验,分析了两种状态下砂岩的核磁共振特征,研究了砂岩内部束缚水和可动水含量及分布情况,揭示了干燥和饱和砂岩的细观结构特征和损伤演化规律。（3）利用核磁共振技术对浸水岩石进行细观结构试验研究,获得了不同浸水时间岩石的核磁共振特征,得到了浸水时间与核磁共振峰面积、孔隙度和渗透率之间的变化规律;通过核磁共振成像直观显示了不同浸水时间岩石内部孔隙结构演化规律;基于次生孔隙度和核磁共振试验数据,分别建立了以浸水时间、孔隙度和核磁共振峰面积为损伤变量的损伤本构关系。（4）研究了单轴压缩过程中不同损伤阶段饱水砂岩细观结构损伤演化规律,获得了不同损伤阶段砂岩的T2谱曲线、孔径分布特征、峰面积、孔隙度、渗透率等核磁共振特征和核磁共振成像,揭示了单轴压缩过程中损伤对岩石孔隙结构的影响。分析了中砂岩和细砂岩不同损伤阶段的细观结构,得到了岩石细观结构发生突变的损伤临界值,当小于损伤临界值时,岩石内部主要以微孔隙扩展为主,孔隙度和渗透率变化不明显;当大于损伤临界值时,岩石内部中孔隙和大孔隙数量迅速增加,岩石变形由弹性变形为主转变为以塑性变形为主,孔隙度和渗透率发生突变,岩石内部损伤严重。（5）为研究饱水岩石在渗流作用和围压作用下细观结构损伤演化规律,选取饱水细砂岩试样进行细观结构试验,采用核磁共振技术实时监测了试样在不同围压、不同水压、不同时间段及不同加载路径（动态围压和动态水压）下的核磁共振特征,包括核磁共振T2分布曲线、核磁共振峰面积等,得到了不同因素下饱水砂岩的孔隙度和渗透率变化规律,揭示了不同因素作用下岩石内部孔隙结构演化规律。（6）基于底板裂隙岩体流固耦合作用机理,建立了底板突水力学模型,推导了矿井底板突水力学判剧,并利用数值模拟软件分析了 4组模拟方案下底板突水的危险性。
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。
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。
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。
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.2 选题依据与目的 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 隧道突水突变机理 |
| 1.2.2 突水灾变演化过程模拟方法 |
| 1.2.3 近场动力学在岩土工程中的应用 |
| 1.2.4 研究现状发展趋势与存在问题 |
| 1.3 主要内容与创新点 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 基于矩阵运算的裂隙岩体三维近场动力学模拟 |
| 2.1 近场动力学基本理论 |
| 2.1.1 连续-非连续模拟的非局部作用思想 |
| 2.1.2 常规态型近场动力学模型 |
| 2.1.3 动态/静态问题数值求解方法 |
| 2.2 节理裂隙岩体强度折减本构模型 |
| 2.2.1 基于强度折减理论的岩体本构模型 |
| 2.2.2 岩体本构模型参数确定方法 |
| 2.3 非均质岩体材料压缩破坏模拟 |
| 2.3.1 岩体材料非均质特性表征 |
| 2.3.2 岩体材料压缩破坏模拟 |
| 2.4 基于矩阵运算的高效求解策略 |
| 2.4.1 近场动力学矩阵运算基本原理 |
| 2.4.2 近场动力学矩阵运算程序开发 |
| 2.4.3 近场动力学矩阵运算效率分析 |
| 2.5 岩体破坏三维模拟算例验证 |
| 2.5.1 完整岩体破坏过程模拟 |
| 2.5.2 节理岩体破坏过程模拟 |
| 2.5.3 裂隙岩体破坏过程模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 裂隙岩体应力-渗流耦合近场动力学模拟 |
| 3.1 地下水渗流近场动力学模型 |
| 3.1.1 等效连续介质渗流模型 |
| 3.1.2 离散裂隙网络渗流模型 |
| 3.1.3 孔隙-裂隙双重介质渗流模型 |
| 3.2 裂隙岩体流-固耦合模拟方法 |
| 3.2.1 物质点双重覆盖理论模型 |
| 3.2.2 流-固耦合矩阵运算与程序开发 |
| 3.3 应力状态对水力裂隙扩展路径的影响规律 |
| 3.3.1 应力状态对水力裂隙的影响机制 |
| 3.3.2 水力裂隙扩展路径模拟结果分析 |
| 3.4 天然裂隙对水力裂隙扩展路径的影响规律 |
| 3.4.1 天然裂隙与水力裂隙相互作用关系 |
| 3.4.2 水力裂隙扩展路径模拟结果分析 |
| 3.5 岩体裂隙网络水力压裂过程损伤破坏规律 |
| 3.5.1 裂隙网络对水力裂隙的影响机制 |
| 3.5.2 裂隙网络岩体水力压裂模拟结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 隧道开挖卸荷效应近场动力学模拟 |
| 4.1 卸荷效应模拟的物质点休眠法 |
| 4.1.1 物质点休眠法基本思想 |
| 4.1.2 开挖卸荷模拟程序设计 |
| 4.2 隧道开挖损伤区模拟分析 |
| 4.2.1 隧道开挖损伤区形成机制 |
| 4.2.2 隧道开挖损伤区演化过程 |
| 4.2.3 隧道开挖围岩位移场变化规律 |
| 4.3 渗流卸荷近场动力学模拟 |
| 4.3.1 孔隙介质渗流卸荷模拟 |
| 4.3.2 裂隙介质渗流卸荷模拟 |
| 4.3.3 双重介质渗流卸荷模拟 |
| 4.4 卸荷作用下应力-渗流耦合近场动力学模拟 |
| 4.4.1 卸荷作用下应力-渗流近场动力学模拟方法 |
| 4.4.2 卸荷作用下应力-渗流耦合模拟程序设计 |
| 4.5 隧道开挖损伤区应力-渗流耦合模拟 |
| 4.5.1 渗流对隧道开挖损伤区的影响机制 |
| 4.5.2 渗透压力对隧道开挖损伤的影响规律 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 隧道隔水岩体渐进破坏突水灾变过程模拟 |
| 5.1 歇马隧道突水灾害概述 |
| 5.1.1 依托工程概况 |
| 5.1.2 工程现场突水情况 |
| 5.2 隧道岩体破坏突水地质力学模型试验 |
| 5.2.1 地质力学模型试验概述 |
| 5.2.2 隔水岩体渐进破坏突水过程 |
| 5.3 隧道岩体破坏突水近场动力学模型 |
| 5.3.1 隧道施工过程三维模型 |
| 5.3.2 监测断面布置情况 |
| 5.4 隧道岩体破坏突水模拟结果分析 |
| 5.4.1 围岩损伤状态分析 |
| 5.4.2 围岩渗流场分析 |
| 5.4.3 围岩位移场分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 隧道隔水岩体渐进破坏突水影响因素分析 |
| 6.1 岩溶隧道突水影响因素与模型设计 |
| 6.1.1 岩溶隧道突水影响因素 |
| 6.1.2 岩溶隧道突水模拟工况设计 |
| 6.2 岩溶隧道突水灾变过程工程尺度模拟 |
| 6.2.1 工程尺度模拟三维数值模型 |
| 6.2.2 隔水岩体渐进破坏突水过程分析 |
| 6.3 岩溶隧道突水影响因素分析 |
| 6.3.1 溶洞发育规模 |
| 6.3.2 溶洞水压力 |
| 6.3.3 围岩弹性模量 |
| 6.3.4 围岩抗拉强度 |
| 6.3.5 隧道埋深 |
| 6.3.6 溶洞位置 |
| 6.4 基于数值模拟结果的隧道突水防控措施分析 |
| 6.4.1 最小安全厚度计算结果分析 |
| 6.4.2 岩溶隧道突水防控措施分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 近场动力学岩土工程数值仿真软件及应用 |
| 7.1 数值仿真软件研发 |
| 7.1.1 软件功能设计 |
| 7.1.2 软件架构设计 |
| 7.1.3 软件运行环境 |
| 7.2 数值仿真软件介绍 |
| 7.2.1 用户界面介绍 |
| 7.2.2 使用方法介绍 |
| 7.3 应用实例分析 |
| 7.3.1 模型概况 |
| 7.3.2 模拟结果分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间参与的科研项目 |
| 博士期间发表的论文 |
| 博士期间申请的专利 |
| 博士期间获得的奖励 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 理论研究 |
| 1.2.2 试验研究 |
| 1.2.3 数值模拟研究 |
| 1.2.4 研究现状小结 |
| 1.3 主要研究内容和研究目的 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究目的 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 第2章 试验总体设计 |
| 2.1 试件和缺陷几何尺寸设计 |
| 2.1.1 试件设计 |
| 2.1.2 缺陷尺寸及布置 |
| 2.2 模型材料选取与试件制备 |
| 2.2.1 模型材料选取依据 |
| 2.2.2 试件制备 |
| 2.3 试验设备与物理力学参数测定 |
| 2.3.1 试验设备 |
| 2.3.2 物理力学参数测定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 理论求解与数值模型建立 |
| 3.1 压缩条件下扁椭圆孔理论分析 |
| 3.2 完整类岩石试件 |
| 3.3 数值模型的建立 |
| 3.3.1 数值模拟简介与选取 |
| 3.3.2 模型建立方法简介与接触模型选择 |
| 3.3.3 数值模型参数标定 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 缺陷类岩石试件分析 |
| 4.1 缺陷类岩石峰值强度 |
| 4.1.1 缺陷变化峰值强度 |
| 4.1.2 不同倾角峰值强度 |
| 4.2 缺陷类岩石试样起裂点分析 |
| 4.2.1 倾角与起裂点关系 |
| 4.2.2 m值与起裂点关系 |
| 4.3 缺陷类岩石试样裂纹扩展分析 |
| 4.3.1 圆孔缺陷试样裂纹扩展 |
| 4.3.2 α=0°缺陷试样裂纹扩展 |
| 4.3.3 α=30°缺陷试样裂纹扩展 |
| 4.3.4 α=45°缺陷试样裂纹扩展 |
| 4.3.5 α=75缺陷试样裂纹扩展 |
| 4.3.6 α=90°缺陷试样裂纹扩展 |
| 4.4 缺陷类岩石破断分析 |
| 4.4.1 缺陷试样破坏面 |
| 4.4.2 缺陷试样最终破坏模式 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 缺陷试件数值模拟研究 |
| 5.1 缺陷试件数值模型建立 |
| 5.2 缺陷试件数值模拟 |
| 5.2.1 应力-应变曲线分析 |
| 5.2.2 缺陷试样裂纹类型 |
| 5.3 微观分析 |
| 5.3.1 初始应力场 |
| 5.3.2 应力场与裂纹扩展分析 |
| 5.3.3 微观裂纹数量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩体裂隙扩展试验与理论研究 |
| 1.2.2 裂隙岩体数值模拟方法及其现状 |
| 1.2.3 岩石压剪断裂研究现状 |
| 1.2.4 岩体水力劈裂研究进展 |
| 1.2.5 扩展有限元法研究进展 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 主要创新点 |
| 1.5 研究技术路线 |
| 第二章 岩体裂纹扩展的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 裂纹扩展的类型 |
| 2.3 裂尖附近的应力场和位移场 |
| 2.3.1 张开型裂纹 |
| 2.3.2 滑移型裂纹 |
| 2.3.3 撕开型裂纹 |
| 2.4 应力强度因子 |
| 2.4.1 应力强度因子的定义 |
| 2.4.2 应力强度因子的计算 |
| 2.5 岩体裂纹扩展的复合型断裂判据研究 |
| 2.5.1 拉剪应力状态下岩石复合型断裂判据 |
| 2.5.2 压剪应力状态下岩石复合型断裂判据 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 裂纹扩展问题的扩展有限元法及程序实现 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单位分解法 |
| 3.3 扩展有限元法的基本原理 |
| 3.3.1 扩展有限元的位移模式 |
| 3.3.2 控制方程 |
| 3.3.3 离散方程 |
| 3.4 扩展有限元法的程序实现 |
| 3.4.1 等参单元 |
| 3.4.2 含裂纹单元的数值积分 |
| 3.4.3 等参元逆变换 |
| 3.4.4 水平集法 |
| 3.4.5 富集结点的选取 |
| 3.5 裂纹开裂准则与应力强度因子计算 |
| 3.5.1 裂纹开裂准则 |
| 3.5.2 应力强度因子的计算 |
| 3.6 重分析方法 |
| 3.7 扩展有限元法的程序流程 |
| 3.8 算例 |
| 3.8.1 含中心裂纹的有限板 |
| 3.8.2 含孔洞有限板单边裂纹扩展 |
| 3.8.3 重分析 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 摩擦接触问题的扩展有限元法数值模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 扩展有限元接触模型 |
| 4.2.1 扩展有限元的位移模式 |
| 4.2.2 扩展有限元控制方程 |
| 4.3 接触条件 |
| 4.4 非光滑方程组 |
| 4.5 非光滑阻尼牛顿法 |
| 4.6 算例 |
| 4.6.1 单边裂纹受压板 |
| 4.6.2 含贯穿裂纹平板 |
| 4.6.3 含孔边裂纹平板 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 裂隙岩体水力劈裂问题的扩展有限元数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 扩展有限元水力劈裂模型 |
| 5.2.1 扩展有限元的位移模式 |
| 5.2.2 扩展有限元控制方程 |
| 5.2.3 扩展有限元离散方程 |
| 5.2.4 数值积分方法 |
| 5.3 流固耦合模型 |
| 5.3.1 单裂纹水流运动模型 |
| 5.3.2 等效水力隙宽 |
| 5.4 应力强度因子计算与裂纹开裂准则 |
| 5.4.1 应力强度因子计算 |
| 5.4.2 裂纹开裂准则 |
| 5.5 耦合求解 |
| 5.6 算例 |
| 5.6.1 单边裂纹板受均匀水压作用 |
| 5.6.2 岩石试件水力劈裂分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 工程应用 |
| 6.1 危岩主控结构面变形破坏分析 |
| 6.1.1 工程概况 |
| 6.1.2 计算模型 |
| 6.1.3 荷载工况 |
| 6.1.4 计算结果及失稳机理分析 |
| 6.2 重力坝坝基断裂扩展模拟 |
| 6.2.1 计算模型 |
| 6.2.2 计算参数及荷载工况 |
| 6.2.3 计算结果及分析 |
| 6.3 压力隧洞水力劈裂分析 |
| 6.3.1 计算模型 |
| 6.3.2 裂纹对洞周应力场的影响 |
| 6.3.3 裂纹对洞周位移场的影响 |
| 6.3.4 水力劈裂对洞周应力场的影响 |
| 6.3.5 水力劈裂对洞周位移场的影响 |
| 6.3.6 裂纹扩展对洞周应力场和位移场的影响 |
| 6.4 岩质边坡稳定性分析 |
| 6.4.1 计算模型 |
| 6.4.2 计算结果及分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 0 引言 |
| 1 渗透水压下预制裂纹起裂特性理论分析 |
| 1.1 Ⅰ型应力强度因子 |
| 1.2 Ⅱ型应力强度因子 |
| 1.3 闭合后应力强度因子 |
| 1.4 渗透水压下裂隙的起裂特性 |
| 1.4.1 渗透水压下张开型裂隙的启裂角度 |
| 1.4.2 渗透水压下张开型裂隙的起裂强度 |
| 1.4.3 渗透水压下裂隙闭合后的起裂强度 |
| 2 含水压预制裂隙启裂扩展试验与理论结果对比分析 |
| 2.1 预制裂隙的倾角对应力强度因子的影响 |
| 2.2 预制裂纹的水压力对应力强度因子的影响 |
| 2.3 预制裂纹的裂纹厚度对应力强度因子的影响 |
| 2.4 含水压预制张开型裂纹起裂强度的试验验证 |
| 3 结论 |
| 摘要 |
| Abstract |
| Acknowledgement |
| 英文部分 |
| Chapter 1 Introduction |
| 1.1 Research Background |
| 1.2 Present Research Situation |
| 1.2.1 Fundamental Equation and Numerical Simulation of Seepage |
| 1.2.2 Numerical calculation theory of fluid-solid coupling |
| 1.2.3 Testing Research of Hydrofracturing |
| 1.2.4 Current Status of Numerical Analysis of Hydraulic Fracturing |
| 1.3 Research Content, Innovation and Research Route |
| 1.3.1 Research Contents |
| 1.3.2 Innovation |
| 1.3.3 Research Route |
| Chapter 2 Hydraulic-Mechanical Coupled Properties of Rock Specimenswith Penetrating Fractures |
| 2.1 Preparation of Crack Propagation Test |
| 2.1.1 The Process of Specimen Fabrication |
| 2.1.2 Design of Sealing Device |
| 2.1.3 Injection Equipment |
| 2.1.4 Test Preparation Process |
| 2.1.5 Loading Equipment |
| 2.2 Procedure of Test |
| 2.3 Fracture Condition of Single Fracture Specimens under Different AxialPressures with Water Pressure Inside |
| 2.3.1 Cracking and Failure Modes |
| 2.3.2 Analysis of Stress-Strain Relationship of Rock Specimens withPenetrating Cracks and Water Pressure Inside |
| 2.3.3 States Comparison Between Specimens with or without HydraulicPressure |
| 2.4 Cracking of Single-Crack Specimens under Hydraulic Pressure |
| 2.4.1 Hydrofracturing of Specimen without Confining Pressure |
| 2.4.2 Effect of Confining Stress Difference on Hydrofracturing Initiation |
| 2.4.3 Effect of Water Pressure Loading Rate on Hydrofracturing Initiation |
| 2.5 Conclusions |
| Chapter 3 Non-Darcy Flow Characteristics of the Beadpack Medium |
| 3.1 Introduction of OpenFOAM |
| 3.2 Establishment of Model |
| 3.3 Calculation Conditions and Parameters |
| 3.4 Analysis of Calculation Results |
| 3.4.1 Permeability in Darcy Flow |
| 3.4.2 Status of Non-Darcy Flow |
| 3.4.3 Flow Mode |
| 3.5 Discussion on the β Factor |
| 3.6 Conclusions |
| Chapter 4 Characteristics of Non-Darcy Flow in Sandstone and Carbonate |
| 4.1 Establishment of Models |
| 4.2 Discussion of the Calculation Results |
| 4.2.1 State of Darcy Flow and Non-Darcy Flow |
| 4.2.2 Critical Reynolds Number |
| 4.2.3 Flow Characteristics |
| 4.2.4 Calculation of β Factor |
| 4.2.5 Sensitivity Analysis of Grids Size |
| 4.3 Conclusions |
| Chapter 5 Coupled Calculation Method of Seepage Stress Based on DDARF |
| 5.1 Basic Principles of DDA Method |
| 5.1.1 Deformation and Displacement of Blocks |
| 5.1.2 Equilibrium Equation of Blocks |
| 5.1.3 Solution and Iteration of Equation |
| 5.2 Introduction of DDARF |
| 5.2.1 Automatic Generation of Random Joint Networks |
| 5.2.2 Automatic Generation of Triangular Block Elements |
| 5.2.3 Simulation of Non-Uniformity of Materials |
| 5.2.4 Analysis Method of Block Boundary Cracking |
| 5.3 Establishment of DDARF Multiscale Grid |
| 5.3.1 Introduction of HyperMesh |
| 5.3.2 Transformation of Multiscale Grid |
| 5.3.3 Uniaxial Fracturing Numerical Test |
| 5.3.4 Shearing Numerical Test |
| 5.4 A Method of Coupled Hydraulic-Mechanical Model under Non-Darcy FlowConditions |
| 5.4.1 Determination of Crack Aperture |
| 5.4.2 Fluid Pressure Calculation |
| 5.4.3 Calculation of Head Pressure Loading Applying on Cracks |
| 5.5 Conclusions |
| Chapter 6 DDARF Simulation of Specimens under Hydraulic Pressure |
| 6.1 Conditions of Calculation |
| 6.2 Model and Mechanical Parameters |
| 6.3 Uniaxial Fracturing Process of Specimens under Different HydraulicPressures |
| 6.3.1 Establishment of Numerical Model |
| 6.3.2 Setting of Computational Working Conditions |
| 6.3.3 Numerical Test |
| 6.4 Numerical Simulation of Hydraulic Fracturing Based on DDAFR |
| 6.4.1 Effect of Non-Darcy Flow on Crack Propagation |
| 6.4.2 Simulation of Specimens under Different Confining Stresses |
| 6.4.3 Simulation of Specimens under Different Hydraulic Loading Rates |
| 6.4.4 Effect of Water Pressure Loading Rate on Hydraulic Fracturing |
| 6.5 Application of Calculation |
| 6.5.1 Models and Parameters of Calculation |
| 6.5.2 Analysis of Calculation Results |
| 6.6 Conclusions |
| Chapter 7 Conclusions and Recommendations |
| 7.1 Conclusions |
| 7.2 Recommendations |
| 中文部分 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 渗流基本方程及渗流的数值模拟 |
| 1.2.2 流固耦合的数值计算理论 |
| 1.2.3 水压致裂试验研究 |
| 1.2.4 水压致裂数值分析研究现状 |
| 1.3 本文研究内容、创新点及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 创新点 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 第二章 含贯穿裂隙类岩石试件水力耦合力学性能研究 |
| 2.1 二维裂纹扩展试验准备过程 |
| 2.1.1 试件制作流程 |
| 2.1.2 密封装置的设计 |
| 2.1.3 注水设备 |
| 2.1.4 试验准备过程 |
| 2.1.5 加载设备 |
| 2.2 试验步骤 |
| 2.3 水压作用下单裂隙试件在不同轴压情况下的开裂情况 |
| 2.3.1 起裂和破坏模式 |
| 2.3.2 含贯穿裂隙类岩石试件注水应力应变关系分析 |
| 2.3.3 有水和无水状态下的对比 |
| 2.4 水压作用下单裂隙试件的开裂情况 |
| 2.4.1 无围压情况下的水压致裂 |
| 2.4.2 围压差的大小对水力压裂起裂的影响 |
| 2.4.3 水压力加载速率对水力压裂起裂的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 珠粒多孔介质非均质性的非达西流动特性 |
| 3.1 OpenFOAM简介 |
| 3.2 模型的建立 |
| 3.3 计算条件及参数设定 |
| 3.4 计算结果分析 |
| 3.4.1 达西流渗透率 |
| 3.4.2 非达西流开始 |
| 3.4.3 流动模式 |
| 3.5 β因子的讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 砂岩与碳酸盐岩介质非达西流特征 |
| 4.1 模型的建立 |
| 4.2 计算结果讨论 |
| 4.2.1 达西流与非达西流状态 |
| 4.2.2 临界雷诺数 |
| 4.2.3 流动特点 |
| 4.2.4 β因子的计算 |
| 4.2.5 网格大小的敏感性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于非连续变形的渗流应力耦合计算方法 |
| 5.1 DDA方法的基本原理 |
| 5.1.1 块体的变形和位移 |
| 5.1.2 块体的总体平衡方程 |
| 5.1.3 方程的求解与迭代 |
| 5.2 DDARF程序的介绍 |
| 5.2.1 随机节理网络的自动生成 |
| 5.2.2 三角形块体单元的自动生成 |
| 5.2.3 模拟材料的不均匀性 |
| 5.2.4 块体边界开裂的分析方法 |
| 5.3 DDARF多尺度网格的建立 |
| 5.3.1 HyperMesh简介 |
| 5.3.2 多尺度网格转换程序 |
| 5.3.3 单轴单裂隙试验 |
| 5.3.4 剪切试验 |
| 5.4 达西-非达西流条件下耦合水力-机械模型的方法 |
| 5.4.1 裂缝宽度的确定 |
| 5.4.2 流体压力计算 |
| 5.4.3 作用于裂隙的水头压力荷载计算 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 水压作用下内置单裂隙试件的DDARF模拟 |
| 6.1 计算条件设定 |
| 6.2 模型和力学参数 |
| 6.3 不同水压下的试件单轴压裂过程 |
| 6.3.1 数值模型的建立 |
| 6.3.2 计算工况的设定 |
| 6.3.3 水压作用下单裂隙试件在不同轴压情况下压裂过程数值试验 |
| 6.4 基于DDARF水压致裂数值模拟 |
| 6.4.1 非达西流对水压致裂时裂纹扩展的影响 |
| 6.4.2 不同围压差情况下试件的水压致裂试验模拟 |
| 6.4.3 不同水压力加载速率下试件的水压致裂试验模拟 |
| 6.4.4 水压力加载速率对水压致裂的影响 |
| 6.5 计算实例 |
| 6.5.1 计算模型与参数 |
| 6.5.2 计算结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| Reference |
| Resarch Experiment |
| Publications |
| Honors & Awards |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩石细-宏观断裂特性研究现状 |
| 1.2.2 细-宏观岩石裂纹损伤机理研究现状 |
| 1.2.3 细-宏观岩石损伤本构模型研究现状 |
| 1.2.4 饱和岩石流固耦合模型研究现状 |
| 1.2.5 细-宏观岩石动态损伤理论研究发展趋势分析 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 第2章 饱和岩石细观滑移裂纹应力强度因子模型 |
| 2.1 应力强度因子模型概述 |
| 2.1.1 直线形裂纹应力强度因子模型 |
| 2.1.2 椭圆形裂纹应力强度因子计算模型 |
| 2.1.3 圆形裂纹应力强度因子计算模型 |
| 2.2 直线型裂纹强度因子主控因素敏感性分析 |
| 2.2.1 裂纹角度对应力强度因子的影响 |
| 2.2.2 应力场对应力强度因子的影响 |
| 2.3 裂纹应力强度因子模型的优选 |
| 2.3.1 直线形裂纹模型强度敏感性分析 |
| 2.3.2 裂纹应力强度因子模型的验证 |
| 2.3.3 应力强度因子模型优选结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于细-宏观破坏理论的饱和岩石本构模型研究 |
| 3.1 三轴压缩下细观滑移型裂纹模型 |
| 3.2 含细观滑移型裂纹的岩石本构模型 |
| 3.2.1 翼裂纹拉伸扩展过程 |
| 3.2.2 初始主裂纹滑移过程 |
| 3.2.3 岩石单元受外力载荷作用部分 |
| 3.2.4 岩石单元细观应力-应变本构关系 |
| 3.3 滑移型裂纹准静态扩展准则 |
| 3.4 滑移型裂纹模型验证 |
| 3.4.1 类岩石材料试件的制备及试验装置 |
| 3.4.2 三轴压缩下的材料响应特性 |
| 3.4.3 裂纹密度对岩石响应特性的影响 |
| 3.4.4 围压对岩石响应特性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于ABAQUS的渗流-应力耦合实现方法 |
| 4.1 渗流-应力耦合的有限元基本原理 |
| 4.1.1 ABAQUS的渗流-应力耦合分析原理 |
| 4.1.2 非线性问题的有限元分析原理 |
| 4.1.3 非线性问题的收敛控制标准 |
| 4.2 岩石材料模型的二次开发 |
| 4.2.1 ABAQUS用户子程序UMAT |
| 4.2.2 ABAQUS用户子程序USDFLD |
| 4.3 损伤度及模型计算流程 |
| 4.3.1 岩石单元损伤度 |
| 4.3.2 模型计算流程 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 水力压裂过程中岩石基体损伤数值模拟 |
| 5.1 水力压裂条件下岩石动态损伤模拟 |
| 5.1.1 基本模型信息 |
| 5.1.2 数值模拟分析 |
| 5.2 岩石物性参数对岩石力学特性的影响 |
| 5.2.1 渗透率影响 |
| 5.2.2 岩石微损伤尺度的影响 |
| 5.2.3 岩石初始损伤密度的影响 |
| 5.3 施工参数对岩石损伤过程的影响 |
| 5.3.1 注入排量对岩石损伤的影响 |
| 5.3.2 流体粘度对岩石损伤的影响 |
| 5.3.3 总液量对岩石损伤的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状与不足 |
| 1.3 研究内容与创新点 |
| 1.4 研究方案与技术路线 |
| 2 水/气压裂下储层岩石分形破裂试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水、气压裂试验准备 |
| 2.3 试验结果与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 岩石水力压裂分形破裂准则研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微观分形断裂模型下的岩石水力压裂CIC局限性分析 |
| 3.3 岩石水力压裂分形裂纹启裂新准则 |
| 3.4 岩石水力压裂分形裂纹扩展方向新准则 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 岩石水力压裂分形裂纹启裂新准则的验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 岩石断裂韧度修正实验研究 |
| 4.3 岩石水/气压裂轴对称流-固耦合数学模型 |
| 4.4 岩石水/气压裂分形启裂准则验证 |
| 4.5 岩石水/N_ 压裂破裂差异性机理分析 |
| 4.6 裂纹分形维数对水/N2 压裂岩石破裂压力的影响分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 岩石水/气压裂破裂压力参数敏感性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 岩石水/气压裂破裂压力单参因素敏感性分析 |
| 5.3 岩石水/气压裂破裂压力双参因素敏感性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 分形离散裂隙网络研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 岩石二维裂隙网络连接拓扑特征分析 |
| 6.3 分形离散裂隙网络模型生成与渗透性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 Wiman型广义分数阶算子下的一维反常扩散模型 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 Mittag-Leffler(ML)函数与Wiman型广义分数阶算子 |
| 7.3 一维TFDMs与其级数解 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 主要结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 2 裂隙岩体力学及渗流特性分析 |
| 2.1 裂隙岩体结构面几何特性 |
| 2.2 裂隙岩体力学特性分析 |
| 2.3 裂隙岩体渗透系数及渗透张量 |
| 2.4 渗流对裂隙岩体的影响 |
| 3 裂隙结构面网络建立及渗透张量计算 |
| 3.1 隧址区工程水文地质 |
| 3.2 裂隙结构面三维网络模型建立 |
| 3.3 渗透张量计算 |
| 4 渗流影响下的裂隙岩体特性数值分析 |
| 4.1 3DEC理论基础 |
| 4.2 非渗流作用下裂隙岩体力学特性 |
| 4.3 渗流作用下裂隙岩体渗流及力学特性 |
| 5 隧道工程中含水裂隙岩体处置措施 |
| 5.1 隧道支护及防水措施 |
| 5.2 隧道注浆限量排放 |
| 5.3 鸿图嶂隧道注浆止水措施 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 作者攻读学位期间发表论文 |
| 目录 |
| 1前言* |
| 2页岩气藏及其开采方式* |
| 2.1引言 |
| 2.2 页岩气藏的地质及开采特征 |
| 2.2.1 页岩气藏的地质特征 |
| 2.2.1. 1 构造地质背景 |
| 2.2.1. 2 沉积环境 |
| 2.2.1. 3 页岩类型 |
| 2.2.1. 4 总有机碳含量 |
| 2.2.1. 5 热成熟度 |
| 2.2.1. 6 有机质类型 |
| 2.2.2 页岩气藏的储层特征 |
| 2.2.2. 1 储层厚度 |
| 2.2.2. 2 储层物性 |
| 2.2.2. 3 页岩脆性 |
| 2.2.2. 4 裂缝系统 |
| 2.2.2. 5 含气量 |
| 2.2.3 页岩气藏的开采特征 |
| 2.2.3. 1 优惠政策的扶持 |
| 2.2.3. 2 体积压裂 |
| 2.2.3. 3 勘探开发关键技术不断发展进步 |
| 2.2.3. 4 产量递减率较高 |
| 2.2.3. 5 环保问题面临挑战 |
| 2.3 页岩气藏开采方式 |
| 2.3.1 直井及直井压裂开发方式 |
| 2.3.2 水平井及水平井压裂开发方式 |
| 2.3.2. 1 滑溜水压裂技术 |
| 2.3.2. 2 多级分段压裂技术 |
| 2.3.3 同步压裂开发方式 |
| 2.3.3. 1 同步压裂技术 |
| 2.3.3. 2 拉链式压裂技术 |
| 2.3.4 工厂化水平井压裂开发方式 |
| 2.4 本节小结 |
| 3页岩力学行为与基本表征方法* |
| 3.1 引言 |
| 3.2 页岩天然裂缝的分布 |
| 3.3 页岩的脆性 |
| 3.4 页岩的弹性 |
| 3.4.1 杨氏模量 |
| 3.4.2 泊松比 |
| 3.5 页岩的断裂强度 |
| 3.5.1 压缩断裂强度 |
| 3.5.2 拉伸断裂强度 |
| 3.6 页岩弹性性能的统计描述 |
| 3.7 页岩的I型断裂 |
| 3.8 页岩天然弱面对裂纹路径的影响 |
| 3.9 岩体材料的本构关系 |
| 3.9.1 脆性破坏理论 |
| 3.9.2 弹塑性理论 |
| 3.9.3 损伤力学理论 |
| 3.9.4 微平面模型本构理论 |
| 3.1 0 本节小结 |
| 4页岩气藏实验模拟技术* |
| 4.1 引言 |
| 4.2 页岩储层评价技术 |
| 4.2.1 微观结构测试技术 |
| 4.2.2 孔径分布测试技术 |
| 4.2.3 物性测试技术 |
| 4.2.4 吸附气测量技术 |
| 4.2.5 扩散能力测试技术 |
| 4.2.6 储层吸水特征测试技术 |
| 4.3 开发模拟实验技术 |
| 4.3.1 流态实验 |
| 4.3.2 多测压点耦合传质实验 |
| 4.3.3 全直径岩心地层模拟开发实验 |
| 4.4 含气量计算方法 |
| 4.4.1 等温吸附法 |
| 4.4.2 微观孔隙结构法 |
| 4.4.3 测井资料法 |
| 4.5 本节小结 |
| 5页岩气微观流动机制及流固耦合特征* |
| 5.1 引言 |
| 5.2 页岩气微观流动机制 |
| 5.2.1 微观尺度渗流机理研究 |
| 5.2.1. 1 流动的分区 |
| 5.2.1. 2 微观流动过程 |
| 5.2.1. 3 微纳尺度流动特点 |
| 5.2.2 微观流动的研究方法 |
| 5.2.2. 1 分子动力学方法 |
| 5.2.2. 2 直接蒙特卡洛模拟方法 |
| 5.2.2. 3 格子玻尔兹曼方法 |
| 5.2.2. 4 Burnett方程 |
| 5.2.2. 5 逾渗理论 |
| 5.2.2. 6 孔隙网络模型 |
| 5.2.3 微观尺度向宏观尺度过渡问题 |
| 5.3 解吸附条件下的渗流力学规律 |
| 5.3.1 吸附动力学问题 |
| 5.3.1. 1 页岩吸附特征的影响因素 |
| 5.3.1. 2 吸附理论及模型 |
| 5.3.2 解吸附与流动耦合问题 |
| 5.4 人工压裂过程裂缝起裂及流固耦合机理 |
| 5.4.1 页岩裂缝起裂及扩展机理 |
| 5.4.1. 1 页岩各向异性多孔本构 |
| 5.4.1. 2 页岩各向异性强度和断裂准则 |
| 5.4.1. 3 水压裂缝和天然裂缝相互作用规律 |
| 5.4.2 页岩裂缝扩展数值模拟方法 |
| 5.5 页岩复杂介质的非均质特征 |
| 5.5.1 横纵向各向异性 |
| 5.5.2 基质本身的非均质性 |
| 5.5.3 天然裂缝引发的非均质性 |
| 5.5.4 页岩储层的变形规律 |
| 5.6 本节小结 |
| 6页岩气水力压裂数值模拟方法* |
| 6.1 前言 |
| 6.2 理论计算模型 |
| 6.2.1 传统水力压裂模型 |
| 6.2.1. 1 PKN模型 |
| 6.2.1. 2 KGD模型 |
| 6.2.1. 3 P3D模型 |
| 6.2.2 非常规水力压裂模型 |
| 6.2.2. 1 线网模型 (wire-mesh model) |
| 6.2.2. 2 非常规裂缝模型 |
| 6.3 水力压裂数值计算 |
| 6.3.1 数值计算模型 |
| 6.3.1. 1 固体破裂计算模型 |
| 6.3.1. 2 渗流计算模型 |
| 6.3.2 数值计算方法 |
| 6.3.2. 1 有限单元法 |
| 6.3.2. 2 有限差分法 |
| 6.3.2. 3 边界单元法 |
| 6.3.2. 4 扩展有限元法 |
| 6.3.2. 5 离散单元法 |
| 6.3.2. 6 连续非连续单元法 |
| 6.4 页岩裂缝网扩展的数值模拟研究 |
| 6.4.1 页岩压裂数值模拟研究现状 |
| 6.4.2 基于XFEM的耦合变形–扩散–流动的水力压裂数值模拟研究 |
| 6.5 本节小结 |
| 7水力压裂过程微地震监测技术* |
| 7.1 引言 |
| 7.2 微地震监测技术的发展现状 |
| 7.2.1 微地震监测的国内外研究进展 |
| 7.2.1. 1 国外微地震监测技术的开发和应用 |
| 7.2.1. 2 国内微地震监测技术的发展现状 |
| 7.2.2 微地震监测在低渗透率气藏开发中的应用 |
| 7.3 微地震监测中的关键问题 |
| 7.3.1 事件有效识别 |
| 7.3.1. 1 初至时间拾取 |
| 7.3.1. 2 震源定位 |
| 7.3.2 水力压裂微地震发生及其信号特点 |
| 7.3.2. 1 水力压裂“慢”过程伴随岩石破裂声发射的“快”过程 |
| 7.3.2. 2 岩石破坏机理复杂, 微地震的波形多样 |
| 7.3.2. 3 水力压裂过程的信号干扰 |
| 7.3.3 水力压裂微地震信号的时域–频域二维全波形分析 |
| 7.3.4 微地震的数据解释 |
| 7.3.4. 1 能量的匹配 |
| 7.3.4. 2 致裂面积与产量之间的关系 |
| 7.3.4. 3 微地震事件的发生时间 |
| 7.3.4. 4 水力压裂的岩石破坏机理 |
| 7.4 本节小结 |
| 8无水压裂技术* |
| 8.1 前言 |
| 8.2 二氧化碳压裂技术 |
| 8.2.1 二氧化碳干法压裂 |
| 8.2.2 二氧化碳泡沫压裂技术 |
| 8.2.3 超临界二氧化碳压裂 |
| 8.2.3. 1 CO2物性 |
| 8.2.3. 2 超临界CO2在微细流道中的流动与换热 |
| 8.2.3. 3 CO2射流破岩研究 |
| 8.2.3. 4 CO2压裂后的地下封存 |
| 8.2.4 小结 |
| 8.3 氮气压裂技术 |
| 8.3.1 氮气干压裂技术 |
| 8.3.2 氮气泡沫压裂技术 |
| 8.3.3 小结 |
| 8.4 液化石油气 (LPG) 无水压裂技术 |
| 8.5 爆炸压裂技术 |
| 8.5.1 井内爆炸 |
| 8.5.2 核爆法 |
| 8.5.3 层内爆炸 |
| 8.5.3 小结 |
| 8.6 高能气体压裂 (HEGF) |
| 8.7 本节小结 |
| 9结束语* |
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 1.5 研究技术路线 |
| 2 水岩作用下岩石损伤演化机理及试验分析 |
| 2.1 水岩损伤破坏机理研究 |
| 2.2 影响水岩作用的因素 |
| 2.3 浸水岩石宏观力学特性试验研究 |
| 2.4 水岩作用和单轴载荷作用下岩石损伤本构模型 |
| 2.5 水作用下裂隙岩石断裂演化规律数值模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于核磁共振技术的岩石细观结构试验研究 |
| 3.1 核磁共振技术工作原理 |
| 3.2 核磁共振参数分析 |
| 3.3 不同岩性岩石孔隙特征试验分析 |
| 3.4 基于核磁共振技术的砂岩含水饱和度试验分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 不同浸水时间岩石损伤演化规律试验研究 |
| 4.1 不同浸水时间岩石核磁共振试验 |
| 4.2 浸水岩石核磁共振特征结果分析 |
| 4.3 不同浸水时间的岩石核磁共振成像分析 |
| 4.4 浸水岩石损伤演化机理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 饱水岩石损伤破坏过程中细观结构演化规律研究 |
| 5.1 饱水岩石损伤破坏过程中细观结构试验 |
| 5.2 饱水岩石核磁共振试验结果分析 |
| 5.3 核磁共振成像分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于核磁共振技术的饱水岩石动态损伤演化规律试验研究 |
| 6.1 渗流作用下饱水岩石动态损伤演化规律试验研究 |
| 6.2 动态围压条件下饱水岩石孔隙结构演化试验研究 |
| 6.3 动态水压条件下饱水岩石孔隙结构演化试验研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 应力-渗流耦合作用下煤层底板破坏特征影响分析 |
| 7.1 渗流-应力耦合作用下底板岩体受力分析 |
| 7.2 底板突水力学模型分析 |
| 7.3 底板采动破坏特征数值模拟 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
