低渗透岩石结构体风化初期的水气分子扩散

低渗透岩石具有孔隙狭窄、连通性差、流动阻力大等特点,这致使地下水渗流速度极低。本文以二长岩及玄武岩结构体的核心及紧靠核心的外环区域为对象对低渗透岩石结构体的初期风化机理进行研究。二长岩及玄武岩核心区的渗透率分别为0.0047×10-3μm2和0.0081×10-3μm2,孔隙度分别为1.58%和0.24%。对两种岩石的核心及外环进行化学全分析表明两个区域的主要元素含量无明显变化,外环烧失量有所增加,Fe2+与Fe3+变化敏感。薄片鉴定发现二长岩核心及外环的斜长石及钾长石均发生了强烈风化,外环中的辉石变为绿泥石。玄武岩的核心区矿物基本无变化,外环的长石及辉石发生了皂石化,部分基质绿泥石化。微观结构上,两种岩石核心区均致密坚硬,外环不同程度地出现了长石及辉石的晶内溶孔。风化初期,水以气态形式扩散进入低渗透岩石内部。水气的扩散方式为介于菲克型扩散与Knudsen扩散之间的过渡型扩散。计算得二长岩和玄武岩中的水气扩散系数分别为48.09×10-8m2/s和3.74×10-8m2/s。     

考虑岩石蠕变与损伤的直立层状边坡倾倒模型

倾倒破坏是直立层状岩质边坡失稳破坏的模式之一,目前仅研究了岩石分别为线弹性体、损伤体或蠕变体时在自重作用下边坡倾倒临界高度的计算方法,而实际工程中,岩体则往往同时具有损伤及蠕变特性。为此,针对软岩中同时存在的损伤与蠕变特性,在经典欧拉压杆模型的基础上分别假定岩石为Maxwell蠕变体、基于Weibull分布的统计损伤体及损伤与蠕变共存的复合体等三种模型,获得了相应的边坡倾倒临界高度计算方法,并讨论了相关参数对计算结果的影响。研究结果表明,在直立层状边坡倾倒计算中,应同时考虑细观损伤与蠕变对计算结果的影响,当考虑岩石蠕变性时,边坡倾倒临界高度随时间增加近似呈指数规律下降。     

水下爆破振动及冲击波传播规律数值模拟分析

为了分析研究介质水深度的变化对水下爆破振动波和爆炸冲击波传播衰减规律的影响，采用LS-DYNA软件对不同水深条件下的水下爆破炸礁过程进行了数值模拟分析，通过在数值分析模型中的不同节点位置设置的监测点，得出了在不同水深条件下的爆破振动及冲击波检测数据，结合非线性回归分析方法，得出了可以表征水下爆破振动速度及冲击波强度传播衰减规律的数学模型。经现场测试数据验证，爆破振动速度预测模型的精度为91.75%，冲击波强度的预测精度为87.94%，为水下爆破有害效应的控制提供了依据。     

液态CO2相变爆破孔网参数优化研究

为优化液态CO₂相变爆破钻孔布置参数，研究双孔同时起爆应力波的传播特征、控制孔对煤体裂隙扩展规律的影响，基于LS-DYNA有限元软件模拟分析单孔爆破、双孔不同孔间距爆破及添加控制孔爆破的裂隙扩展特征，并在山西某矿15号煤层进行液态CO₂相变致裂现场试验。结果表明：液态CO₂单孔爆破的有效致裂半径为2.16 m;双孔爆破有效致裂半径为2.54 m,较单孔有效致裂半径提高了17.59%。随着炮孔间距的增大，两炮孔中间连线贯通区由完全贯通演化至非连续贯通，当孔间距为5 m时，致裂效果最好。含控制孔爆破较双孔爆破有效致裂半径提高了8.27%,控制孔主导了爆生主裂隙的定向扩展及孔壁环向裂隙的生成，裂隙扩展速度和影响范围均有显著增加。液态CO₂相变致裂后，平均瓦斯抽采体积分数提高了2.68倍，平均瓦斯抽采流量提高了6.09倍。