巴东三中滑坡碎石土抗剪强度特征研究

碎石土是介于土体和岩体之间的一种特殊地质体,引起了国内外众多研究者的重视。结合细粒土室内直剪试验,并在大剪试验下研究了不同粗粒含量(20%、50%、80%)、不同含水率(15%、18%、20%)的碎石土抗剪强度参数的特性。试验结果表明:碎石土抗剪强度参数与碎石土中含水率和粗粒含量有关。含水率对细粒土和碎石土内聚力的影响规律是不同的,碎石土内摩擦角随含水率的增加发生了不同程度的降低;随土体密度的增大,碎石土内聚力升高,随粗粒含量的增加,碎石土内聚力会降低;碎石土内摩擦角随粗粒含量增加先降低后逐渐升高;碎石土τ-σ关系曲线中,随粗粒含量的增加,碎石土剪切强度升高;利用线性逼近的方式近似得到碎石土抗剪强度实用计算公式,通过对比计算值和试验值可知,实用公式计算值在一定程度上能够反映该土样的抗剪强度特征。     

三峡库区巴东组岩-土接触面抗剪强度特性研究

以三峡库区巴东组岩-土接触面为研究对象,设计了三种碎石含量(20%、50%和80%)、三种不同基岩(T12b、T22b、T32b)在室内进行了大型直剪试验,研究了碎石土-基岩接触面抗剪强度特性。试验结果表明:碎石土-基岩接触面τ-σ关系曲线分为应变硬化型和应变软化型;碎石土-基岩接触面剪切过程中碎石土中含有的孤石会随着剪切面的起伏发生摩擦、翻滚、平移等物理形态变化,剪切后在剪切面上留下深坑;碎石土-基岩接触面抗剪强度指标c、值与碎石土中碎石含量有关,其内聚力c随碎石含量的增加呈现先递增后递减的趋势,内摩擦角随碎石含量的增加总体呈现递增的趋势;碎石土-基岩接触面抗剪强度指标c、值与选材的地质代表性也有关系,T22b层的紫红色砂岩相对于T12b层和T32b层的灰岩来说具有内聚力c高,内摩擦角低的特点。     

煤矿粉尘沉积模型的研究

推导了落尘的沉积模型,提出了落尘聚集体、落尘凝结体的概念。通过对落尘颗粒间四种主要内聚力以及气流浮力的量级分析,指出矿井条件下抑制落尘颗粒二次飞扬的前提是使尘粒得到充分的湿润,并进行了两种集合体的二次飞扬试验     

热-力循环载荷下身管镀层裂纹扩展规律研究

目的研究身管镀层裂纹的扩展机理,提高身管寿命。方法针对身管镀层裂纹损伤,提出一种基于扩展有限元方法(XFEM)结合内聚力模型(CZM)的方法。建立热–力耦合的镀层身管有限元模型,通过间接耦合的方式,将温度场导入有限元模型,通过CZM本构模型来模拟其损伤失效行为。对镀层初始裂纹在热–力载荷下扩展到镀层/基体界面的情况进行仿真分析。结果在高温高压环境下,镀层初始裂纹扩展速度很快,在第1发射击完成后便扩展到基体结合面,初始裂纹扩展到镀层/基体界面时,裂纹尖端的存在使局部具有较大切应力,达到1180 MPa。在连续射击工况下,造成镀层结合面的开裂。结论在高温高压载荷下,镀层初始裂纹很快扩展到镀层/基体界面,且身管镀层承受的热应力是导致镀层开裂的重要因素。     

纳米Fe3O4增强硅橡胶与铁氧体的界面黏结特性试验研究

目的 探究纳米Fe₃O₄增强硅橡胶与铁氧体的界面黏结特性。方法分别开展准静态拉伸试验、界面法向和切向黏结强度试验。采用超弹性理论,分析纳米Fe₃O₄增强硅橡胶材料的拉伸行为,采用双线性和指数内聚力模型,分析纳米Fe₃O₄增强与铁氧体的界面破坏行为。结果 通过拉伸试验获得了不同纳米Fe₃O₄含量的硅橡胶的工程应力应变曲线及两参数Mooney-Rivlin模型,小变形范围的模型误差在1%以内,大变形范围的最大误差为3.8%。通过界面强度试验,获得了不同纳米Fe₃O₄含量的硅橡胶和铁氧体界面的法向和切向力-位移曲线、黏结强度和界面断裂能,得到了界面法向和切向黏结强度内聚力模型参数。结论 随着纳米Fe₃O₄含量增加,硅橡胶的拉伸强度增加,界面法向黏结强度和断裂能增大,而切向黏结强度和断裂能变化不显著。双线性内聚力模型更适合作为纳米Fe...     

疏松砂岩油气藏出砂风险及机理离散元分析*

为了进一步了解疏松砂岩储层开发过程中的出砂机理,基于PFC3D平台构建离散元模型用于分析疏松砂岩储层出砂风险,探究生产压差等因素对地层出砂的影响。结果表明:较高生产压差下地层流体流速较快,流体对砂粒的拖曳力较大,出砂较严重,生产压差为4.5 MPa时出砂量比3.0,1.5 MPa分别高34.86%和75.45%;地层流体黏度的升高会降低其对砂粒的拖曳,一定程度上减弱出砂程度,流体黏度在1 000 mPa·s时出砂量比100,10 mPa·s下分别低42.50%和54.27%;较大地应力差异条件下砂粒间相互作用较强,砂粒更易脱离岩石骨架而出砂,地应力差异系数为1.75时出砂量是1.25时的2.51倍;另外,内聚力较低的储层砂粒间黏聚力较低,相同生产条件下更易出砂。研究结果可用于预测疏松砂岩储层出砂及定制防砂方案。     

单轴拉伸下PVDF/POSS纳米复合材料的损伤模拟

目的研究PVDF及其氟化POSS纳米复合材料在单轴拉伸载荷下的损伤行为。方法首先依据实验结果和细观力学均匀化方法,建立纯PVDF和三种不同POSS含量PVDF/POSS纳米复合材料的颗粒掺杂有限元模型,并通过在实体单元之间嵌入可破坏的内聚力单元来模拟损伤。结果模拟得到的应力-应变关系与实验结果相吻合,证明了模拟结果的可靠性。损伤破坏的初始时间表明在破坏的初期阶段,POSS对于损伤有抑制作用,并且其效果随着POSS含量的增加而增强。损伤速度和最终的损伤面积和则表明质量分数在5%以下的POSS掺杂对于PVDF的损伤有抑制作用,并且随着POSS质量分数的增加其效果不断增强。当质量分数达到8%时,POSS的掺杂反而加速了PVDF的损伤。结论 POSS掺杂影响PVDF的损伤破坏,掺杂量对PVDF损伤破坏有抑制/促进作用,这一结果有助于理解实验所得到的力学参数的变化规律。