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土蠕变性质及其模型研究综述与讨论
王者超,
岩土力学 , 2011,
Abstract: 对土的蠕变性质及其本构模型研究进行了系统地总结,主要内容包括:时间和应力对土蠕变性质的影响、土蠕变破坏准则、蠕变势和塑性势关系、蠕变微观机制、宏观和微观本构模型等。此外,基于上述总结,提出了土等效变形过程的概念,探讨了土蠕变模型中时间效应的表述方式,提出了一种可加快土蠕变试验的方法。
油砂的蠕变特性与本构模型研究
王者超,ronwong,
岩石工程学报 , 2012,
Abstract: 油砂是一种富含天然沥青的沉积砂。作为一种软化材料,油砂的蠕变性质较松砂和正常固结黏土等硬化材料更为复杂。通过开展油砂三轴蠕变试验,获得了不同应力和应变状态下油砂的蠕变特性;讨论了蠕变势与塑性势之间的关系,提出了等效变形过程的概念,分析等效变形过程的微观机制;讨论了蠕变速率与时间和不可恢复应变之间的关系,提出采用不可恢复应变作为内变量可以描述复杂条件下油砂的蠕变性质,并据此提出了油砂的内变量蠕变模型;应用临界状态理论,分析了硬化型和软化型土的蠕变性质;讨论了剪切带对密砂蠕变性质的影响。
EXPERIMENTAL RESEARCH ON CREEP BEHAVIOR AND MECHANISM OF SANDSTONES WITH HYDRO-PHYSICO-CHEMICAL EFFECTS
砂岩蠕变特性的水物理化学作用效应试验研究

刘 建,李 鹏,,朱杰兵
岩石力学与工程学报 , 2008,
Abstract: 针对干燥、饱水以及不同离子浓度和酸碱度水溶液循环流动作用至水-岩反应平衡后的砂岩试件,完成一系列单轴压缩蠕变试验.根据试验结果,通过对不同应力水平下干燥砂岩和饱水砂岩的应变-时间关系、瞬时应变、蠕变应变及蠕变速率的比较分析,揭示饱水砂岩蠕变特性的水物理作用效应与机制.在此基础上,分别针对砂岩在酸碱度相同而离子浓度不同以及酸碱度不同而离子浓度相同这两类流动水溶液作用后,其应变-时间关系、瞬时应变、蠕变应变及蠕变速率的差异性开展系统研究,获得砂岩蠕变特性的水溶液离子浓度影响效应和酸碱度影响效应,进而探讨其水物理化学作用机制.研究结果表明,饱水砂岩蠕变性质比干燥砂岩明显;上述不同流动水溶液作用后的砂岩蠕变特性又比干燥、饱水砂岩显著;饱水砂岩蠕变特性主要存在水物理作用效应;而不同流动水溶液作用后砂岩的蠕变特性则兼具水物理作用效应和水化学作用效应;砂岩蠕变的水溶液离子浓度作用效应呈现出离子浓度越高则蠕变特性越显著的特点.研究成果对于岩石流变力学及水-岩相互作用领域的理论与应用研究,具有良好的启示与借鉴意义.
岩壁变形条件下结构面法向变形特征
,李旗,王者超,杨磊
- , 2016, DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2016.10.024
Abstract: 摘要 开展了无周边约束条件下不同岩壁厚度结构面法向变形试验,结合结构面-岩壁系统刚度与系统厚度之间关系,得到了不同岩壁厚度条件下结构面-岩壁系统整体刚度的变化特征,以及岩体结构面刚度与结构面厚度.分析了不同周边约束条件下结构面刚度与闭合量之间的关系,提出了考虑岩壁变形条件下结构面法向变形本构模型及其适用条件.进一步讨论了岩壁-结构面系统的结构和材料特征,分析了结构面法向刚度合理试验方法的重要性.本研究将有利于加深对结构面法向变形特征的理解与认识.
Abstract:The rock joint normal tests of rock wall with different thickness were conducted without lateral confinements. Based on the test data, the relation between the stiffness and thickness of joint-rock wall system was analyzed, and the stiffness properties of joint-rock wall system with different thickness were obtained. The relations between the normal stiffness and closure of the joint under different confinement manners were analyzed, and a constitutive model for the normal deformation of rock joints with deformable rock walls was proposed. Furthermore, the structural and the material properties of the joint-rock wall system were discussed, and the test technique of the rock joint normal test was deemed important. This study will be helpful for understanding the rock joint normal deformation properties.
EXPERIMENTAL STUDIES AND CONSTITUTIVE MODEL OF ELASTOPLASTIC MECHANICAL BEHAVIORS OF SANDSTONE WITH HYDRO-PHYSICOCHEMICAL INFLUENCING EFFECTS
砂岩弹塑性力学特性的水物理化学作用效应—— 试验研究与本构模型

LIU Jian,QIAO Liping,LI Peng,
刘 建
,,李 鹏

岩石力学与工程学报 , 2009,
Abstract: 针对干燥、饱水、蒸馏水以及不同离子浓度和pH值水溶液循环流动作用至水-岩反应平衡后的砂岩试件,开展一系列单轴压缩试验和CT损伤测试,获得这些不同状态及水溶液作用后砂岩试件的应力-应变关系全过程曲线和CT扫描结果;分别研究砂岩弹塑性力学特性包括应力-应变关系、弹性模量、峰值强度及残余强度的水物理作用和水化学作用效应与机制;基于CT检测结果开展相应的水物理化学损伤分析;在此基础上,通过分析水物理化学作用对砂岩应力-应变关系的影响特征与规律,探讨并采用改进的Duncan模型来描述存在水物理化学作用效应的砂岩非线性弹性变形行为.研究结果对于水-岩相互作用及相关领域的理论与应用研究,具有良好的促进与借鉴作用.
STUDY ON DAMAGE MECHANISM OF SANDSTONE UNDER HYDRO-PHYSICO-CHEMICAL EFFECTS
砂岩水物理化学损伤机制研究

QIAO Liping,LIU Jian,FENG Xiating,
,刘 建,冯夏庭

岩石力学与工程学报 , 2007,
Abstract: A series of tests on evolution of the porosity,pH value,as well as the mineral composition of sandstone under different water flow environments are conducted;and the micro-and meso-mechanisms of hydro-physico-chemical damage of sandstone are analyzed.Accordingly,a method is suggested,by which the secondary porosity individually induced by hydro-chemical interaction can be separated from the total secondary porosity through introducing the test value of secondary porosity of sandstone specimen under distilled water environment.And thereby,a representation of damage variable demonstrating the hydro-physico-chemical effect of sandstone is provided based on the variety of secondary porosity.Moreover,the CT scanning tests on the sandstone specimen with hydro-physico-chemical interaction of 180 days are carried out.The study reveals that the hydro-physical damage is mainly affected by the transfer and diffusion of cement materials,and debris in and around the pore of rock,and closely related to the hydro-chemical damage by the ion concentration and pH value in water solution.The varieties of mechanical behavior of sandstone induced by the hydro-physicochemical interaction are dominantly resulted from the secondary porosity,which can be divided into two parts,respectively caused by the hydro-physical and hydro-chemical effects.The comparison of the calculated damage values and CT values demonstrates that the representation of damage variable of sandstone is feasible.
大型地下石油洞库自然水封性应力-渗流耦合分析
王者超,李术才,,平洋,张立,姜彦彦
岩石工程学报 , 2013,
Abstract: 根据地质条件,地下水封石油洞库可以选择自然水封或人工水封方式。以中国首个大型地下水封石油洞库为背景,开展了岩石三轴压缩试验和现场水文试验,获得了洞库围岩变形特征和渗透特性,采用应力-渗流耦合理论,分析了该地下石油洞库的自然水封性与稳定性。岩石三轴实验表明,岩体受剪作用下体积变化情况与剪胀性密不可分。现场水文试验表明,洞库渗透系数存在一定的不确定性。通过数值分析得出如下结论:自然水封条件下,洞库水位将不满足水封要求;地下水封洞库实现水封条件的水头受水力梯度和岩体渗透性影响;洞库施工期涌水量与渗透系数存在着分形关系;施工期各洞室拱顶沉降为19~32mm,水平收敛为16~35mm。研究成果为中国首个大型地下水封石油洞库工程建设提供了科学依据。
地下水封石油洞库渗水量预测与统计
王者超,李术才,梁建毅,,薛翊国,周毅
岩石工程学报 , 2014,
Abstract: 渗水量规模与空间分布特征是地下水封石油洞库建设中的关键问题。以中国首个大型地下水封石油洞库项目为背景,采用经验公式、有限元法计算和现场实测等方法研究了该洞库渗水量规模和空间分布特征。在大量现场岩体渗透性试验基础上,获得了可靠的岩体渗透系数,采用经验公式和数值计算等方法对洞库渗水量规模和空间分布特征进行了预测。根据现场揭露的渗水形态,统计了洞库渗水量规模,获得了渗水量空间分布特征,调查了渗水部位地质特征,据此提出了渗水量控制标准和有针对性的工程注浆防渗对策。通过对比预测与统计结果,讨论了渗水量规模预测方法适用性和渗水量空间分布特征离散性等问题。研究成果为提高中国地下水封石油洞库建设水平提供了理论支持,并为复杂条件下地下工程渗流特性研究提供了工程实例。
土的内变量蠕变模型研究
王者超,,李术才,林春金
岩石工程学报 , 2011,
Abstract: 土的蠕变是指在常值应力作用下土的变形随时间而持续增长的现象。沿用传统连续介质力学理论,在土蠕变性质的研究中,人们普遍采用与时间相关的蠕变速率描述土的蠕变行为。然而在工程实际中,土体往往要经历复杂的加卸载过程,并经历不同应力应变状态下的蠕变过程。在此复杂条件下,各个蠕变过程的土的内部结构不同,继续采用传统连续介质力学理论描述土的蠕变行为就遇到了困难。与传统连续介质力学理论不同,内变量理论是一种采用材料内部结构变量(即内变量)描述材料性质的一种理论。据此,提出了土的内变量蠕变模型,该模型采用土的不可恢复应变作为土变形过程中的内变量。模型不但可以反映土所受外部荷载对蠕变行为的影响,而且可以反映材料的内部结构变化对蠕变行为的影响。为验证模型的合理性,开展了复杂条件下砂土和黏土的蠕变性质试验,详细讨论了应力和不可恢复应变对土蠕变性质的影响。此外,还讨论了内变量蠕变模型与传统幂函数蠕变模型参数之间的关系,并提出了一种可以加快蠕变试验的方法。通过研究发现:土的内变量蠕变本构模型可以反映复杂条件下土的蠕变性质。
地下工程开挖面空间效应特征研究及应用
,刘杰,李术才,王者超,姜彦彦,王子豪
岩土力学 , 2014,
Abstract: 地下工程开挖面对围岩变形具有约束作用,在该约束作用下开挖面表现出显著的空间效应。通过开展地下工程开挖面空间效应现场试验,获得了开挖面空间效应特征。根据现场试验结果,提出了描述开挖面空间效应的双曲正切函数经验公式。利用上述经验公式,开展了洞室围岩稳定性控制研究,获得了不同预警等级条件下拱顶沉降值控制标准。研究发现,对某特定断面,空间效应最显著时并非开挖面透过该断面时;地下工程围岩稳定性越差,开挖面空间约束效应越不明显;若采用常规先开挖再监测的方法,不能监测到围岩全部位移,从而影响参数反分析的准确性;利用开挖面空间效应原理可以获得地围岩稳定性位移控制标准。研究结果为深入了解地下工程空间效应和开展地下工程稳定性控制提供了借鉴和参考。
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