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《西安理工大学》 2005年
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岩石CT尺度小裂纹扩展与渗流特性研究

曹广祝  
【摘要】:岩石渗流与应力相互作用研究是岩土工程界、尤其是岩石力学学科研究的热点问题,而岩石渗流与应力相互作用研究的两个难点问题是:受力岩石的起裂与扩展过程、破裂过程中渗流与应力关系。在国家自然科学基金项目“三轴条件下冻融岩石损伤过程的CT三维实时观测(10172071)”的资助下,运用岩石高压三轴加载装置和自行设计的实时渗透压加载装置,对砂岩进行渗流与应力试验,并借助SOMATOM PLUS螺旋CT扫描机进行实时观测,获得了一定量的实验数据。本文重点对不同应力条件下砂岩的小裂纹起裂与扩展过程、破裂模型以及破裂过程中渗流与应力关系进行研究,获得了如下重要结论: 1)单轴压缩条件下砂岩几乎完全是弹脆性变形:三轴加渗透水压力条件下砂岩主要以塑性变形为主,而只有三轴加载条件时的变形破坏介于以上两者之间。 2)从CT数差值图像中的方差值与应力关系曲线可以直观地看出:岩石小裂纹的起裂门槛值因岩石强度差异而不同,即:软砂岩样小裂纹扩展的门槛值为岩石强度的55%,小裂纹的扩展强度占整个强度的73%。硬砂岩小裂纹扩展的门槛值为岩石强度的64.5%,小裂纹的疲劳强度占整个强度的79%;在加载的初期岩石中小裂纹的扩展速率缓慢增大,在小裂纹扩展的门槛值出现之前快速下降,小裂纹扩展的门槛值出现之后又快速增加,最后当裂纹长度达到一定值时与长裂纹扩展速率基本一致。 3)依据砂岩渗流与应力试验结果分析,提出了基于CT数的岩石空隙率公式;分析了岩石小裂纹扩展过程中空隙率、渗透速度、渗流速度、微孔隙直径、渗透率等的变化规律。结果发现:岩石的渗透参数的变化与岩石受力损伤-破裂过程密切相关,在压密阶段,岩石的空隙率、渗透速度、渗流速度、微孔隙直径、渗透率等随应力增大而减小;当岩石内部出现小裂纹后,岩石的空隙率、渗透速度、渗流速度、
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU452

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 谢涛;基于CT实时观测的沥青混合料裂纹扩展行为研究[D];西南交通大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 罗荣武;预置裂隙试样的力学参数及其渗流特性试验研究[D];中南大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘东燕,朱可善,胡本雄;含裂隙岩石受压破坏的声发射特性研究[J];地下空间;1998年04期
2 丁卫华,仵彦卿,蒲毅彬,廖全荣;CT技术应用于岩石实验动态观测的新进展[J];冰川冻土;2000年03期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 李银平,曾静,陈龙珠,王元汉;含预制裂隙大理岩破坏过程声发射特征研究[J];地下空间;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 祁生文;伍法权;;高地应力地区河谷应力场特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 张国新;葛劭卿;陈平;;岩石裂隙中非恒定渗流与变形耦合作用的DDA方法[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
3 杨栋;薛晋霞;康志勤;刘中华;;抚顺油页岩干馏渗透实验研究[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
4 白国良;梁冰;;煤炭开发中相关渗流力学问题研究[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
5 张浩;康毅力;陈景山;陈一健;吴娟;;利用加载岩石微观图像分析系统研究裂缝宽度变化[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
6 樊秀峰;简文彬;;岩土材料疲劳损伤过程的数值跟踪分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
7 张成良;李新平;代翼飞;;考虑损伤效应的岩锚梁光面爆破数值分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
8 薛云亮;林峰;李庶林;;岩石不同围压压缩试验与损伤本构模型研究[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
9 俞缙;钱七虎;赵晓豹;李晓昭;;岩体结构面对应力波传播规律影响的研究进展综述[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
10 刁晓伟;宋庆庆;单如月;严硕;;单裂隙渗流-应力模型[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 何峰;岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
3 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 郭保华;循环加载下岩石裂隙变形与渗流的试验研究[D];河南理工大学;2010年
5 杨溢;爆破荷载对蠕动边坡的累积效应及稳定性影响研究[D];昆明理工大学;2010年
6 刘立鹏;锦屏二级水电站施工排水洞岩爆问题研究[D];中国地质大学(北京);2011年
7 蒋小伟;盆地含水系统与地下水流动系统特征[D];中国地质大学(北京);2011年
8 孟巧荣;热解条件下煤孔隙裂隙演化的显微CT实验研究[D];太原理工大学;2011年
9 郭佳奇;岩溶隧道防突厚度及突水机制研究[D];北京交通大学;2011年
10 李鹏飞;海底隧道围岩稳定性分析与控制研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘浩;高煤级煤储层水力压裂的裂缝预测模型及效果评价[D];河南理工大学;2010年
2 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 赵文武;淮南矿区典型煤层水力冲孔技术参数研究及消突效果考察[D];河南理工大学;2010年
4 张彦奇;超细水泥渗透特性微观试验研究及理论分析[D];山东科技大学;2010年
5 胡艳卉;矿井地下水流场数值模拟及其应用研究[D];山东科技大学;2010年
6 徐星;采场底板突水判测系统及水害防治应用研究[D];山东科技大学;2010年
7 李成成;综放开采断层应力分布特征与冲击危险评价研究[D];山东科技大学;2010年
8 张伟杰;基于渗流—应力耦合作用的裂隙型底板突水机理及危险性预测研究[D];山东科技大学;2010年
9 彭玉平;膨胀性充填裂隙水力特性数值模拟[D];郑州大学;2010年
10 李亚帮;膨胀性充填裂隙水力特性实验研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒲毅彬,吴紫汪,马巍,常小晓,廖全荣;冻土CT实验的数学方程[J];冰川冻土;1995年S1期
2 丁卫华,仵彦卿,蒲毅彬,廖全荣;CT技术应用于岩石实验动态观测的新进展[J];冰川冻土;2000年03期
3 郑健龙;张起森;;半刚性基层沥青路面表面裂缝的热效应分析[J];长沙交通学院学报;1992年02期
4 唐雪松,蒋持平,郑健龙;弹性损伤材料的应力-应变关系与损伤演化方程[J];长沙交通学院学报;1999年04期
5 蒲毅彬,吴紫旺,常小晓,廖全荣;CT在岩土实验中的数值分析[J];CT理论与应用研究;1994年03期
6 雷兴林,马瑾,楠濑勤一郎,西泽修,佐藤隆司;三轴压缩下粗晶花岗闪长岩声发射三维分布及其分形特征[J];地震地质;1991年02期
7 尚岩,杜成斌;基于细观损伤的混凝土力学性能数值模拟研究进展[J];水利与建筑工程学报;2004年01期
8 谢涛,邱延峻,蒋泽中;疲劳载荷下路面的统计损伤和失效研究[J];辽宁工程技术大学学报;2004年03期
9 仵彦卿,丁卫华;单轴条件下砂岩三维破裂过程的CT观测[J];工程地质学报;2002年01期
10 周瑞光,成彬芳;水岩相互作用下金川露天矿F_1断层泥破坏特征[J];工程勘察;1996年03期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 毛成;沥青路面裂纹形成机理及扩展行为研究[D];西南交通大学;2004年
2 崔中兴;基于CT实时观测的水—岩力学耦合机理研究[D];西安理工大学;2005年
3 包太;岩体渗流的理论模型及其渗流参数确定[D];重庆大学;2005年
4 梁正召;三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究[D];东北大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张全胜;冻融条件下岩石细观损伤力学特性研究初探[D];西安科技大学;2003年
2 周世才;非贯通细观节理介质CT实验的数值模拟及影响参数讨论[D];天津大学;2004年
3 尹小涛;基于图像定量分析的砂岩破坏细观机理研究[D];西安理工大学;2005年
4 周骊巍;沥青混合料水稳性研究[D];河北工业大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 张蕾;王哲人;;应用数字图像处理技术研究沥青混合料微观结构方法综述[J];中外公路;2008年03期
2 宫铭霞;;城市道路沥青路面主要病害分析与防治[J];科技致富向导;2010年24期
3 任永生;谢红;;城市道路人性化设计探讨[J];科技致富向导;2011年26期
4 孟军超;张应召;;市政沥青混凝土路面的平整度影响因素与控制措施[J];科技致富向导;2012年27期
5 史金伟;王礼友;;如何进行沥青路面大修设计[J];科技致富向导;2012年32期
6 梁昕宇;党发宁;田威;陈厚群;靳卫强;;基于CT图像的混凝土损伤演化分形特性研究[J];西安理工大学学报;2010年04期
7 田威;党发宁;陈厚群;;基于CT图像处理技术的混凝土细观破裂分形分析[J];应用基础与工程科学学报;2012年03期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 乔英娟;沥青混合料位移场测定与流动性车辙分析[D];大连理工大学;2008年
2 田勇;炸药熔铸成型过程监测评价及数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2010年
3 田威;混凝土损伤演化的CT研究及其在细观数值模拟中的应用[D];西安理工大学;2009年
4 雷超旭;路面表面功能加速加载系统研究[D];华南理工大学;2010年
5 万成;基于X-ray CT和有限元方法的沥青混合料三维重构与数值试验研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 赵士辉;基于分形理论的SAC-16沥青混合料级配设计研究[D];吉林大学;2011年
2 咸红伟;基于路面芯样的抗车辙性能研究[D];华南理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴紫汪,蒲毅彬,马巍,常小晓;冻土蠕变过程体积变化的CT分析[J];冰川冻土;1995年S1期
2 丁卫华,仵彦卿,蒲毅彬,廖全荣;CT技术应用于岩石实验动态观测的新进展[J];冰川冻土;2000年03期
3 马巍,吴紫汪,蒲毅彬,常小晓;冻土三轴蠕变过程中结构变化的CT动态监测[J];冰川冻土;1997年01期
4 刘允芳,刘鸣;水压致裂法地应力测量破裂准则的探讨[J];长江科学院院报;1995年02期
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6 雷兴林,马瑾,楠濑勤一郎,西泽修,佐藤隆司;三轴压缩下粗晶花岗闪长岩声发射三维分布及其分形特征[J];地震地质;1991年02期
7 潘别桐,吴旭君;工程岩体渗透性研究现状和趋向[J];地质科技情报;1988年02期
8 蔡耀军;裂隙岩体三维空间非均质各向异性渗透性评价[J];地质科技情报;1989年02期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 田斌,罗先启,王炎廷,刘德富;巩河水库正常溢洪道裂缝成因研究[J];武汉水利电力大学(宜昌)学报;1998年03期
2 王力理,许道龙;城西湖退堤工程堤基渗流分析[J];治淮;2000年01期
3 薛宝林,何勇军;基于神经网络的渗流模型[J];水利水文自动化;2000年02期
4 金菊良,杨晓华,金保明,丁晶;遗传算法在均质土坝渗流计算中的应用[J];长江科学院院报;2001年01期
5 何勇军,薛宝林;土石坝渗流的神经网络监控模型[J];河海大学学报(自然科学版);2001年02期
6 陈金娥;轴向流固定床反应器内渗流方程的力学分析[J];上海电力学院学报;2002年02期
7 周革,李中伟,孙晓平,孙绪金;基于Delphi的土石坝渗流稳定分析软件开发研究[J];华北水利水电学院学报;2002年01期
8 高正夏,成小锋,徐军海,张百川,郑开发;梅山连拱坝两岸坝基水质特性及评价[J];水利水电科技进展;2003年05期
9 汪自力,杨静熙;反求堤坝渗流计算参数的复合形法[J];大连理工大学学报;1993年S1期
10 崔红军,孙学军;岩土工程中地下水作用问题浅探[J];工程勘察;1999年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈建文;;关于地震危险性分析模型的讨论(一)——论点源模型和断层破裂模型的偏差[A];中国地震学会第三次全国地震科学学术讨论会论文摘要汇编[C];1986年
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3 刘慈群;杨阶;;碱水驱油集中型数学模型[A];第十六届全国水动力学研讨会文集[C];2002年
4 黄小兰;刘建军;杨春和;;注水油田剪切套损机理研究与数值模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
5 谷建伟;张丽;孙延奎;陈志强;;基于小波多分辨率插值的CT图像金属伪影的校正[A];全国第五届核仪器及其应用学术会议论文集[C];2005年
6 刘俊勇;陈军;英晓明;;水利工程中的渗流与生态[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
7 郑洲;郑旭荣;刘洪光;石雪侠;;新疆玛纳斯河流域地下水污染及其防治研究[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
8 石耀霖;曹建玲;;汶川大地震不同地震破裂模型的库仑应力变化比较[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
9 王怀良;王盛;;惠州抽水蓄能电站输水及厂房系统内水压力和渗流监测设计的研究[A];抽水蓄能电站工程建设文集(2004)[C];2004年
10 杨新安;章梦涛;;岩石力学在研究矿井突水中的应用[A];首届全国青年岩石力学学术研讨会论文集[C];1991年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 张小磊;X射线CT检查可致癌[N];保健时报;2004年
2 本报记者 吴珊珊;提高石油采收率 缓解我国石油供需矛盾[N];中国高新技术产业导报;2002年
3 ;“长江重要堤防隐蔽工程建设追踪”系列报道——监测篇$$为隐蔽工程“体检”[N];中国水利报;2002年
4 水利部大坝安全管理中心;我国小型水库安全及除险加固现状[N];中国水利报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曹广祝;岩石CT尺度小裂纹扩展与渗流特性研究[D];西安理工大学;2005年
2 罗云菊;西部山城垃圾填埋场气液运移规律及其污染控制研究[D];重庆大学;2008年
3 王凤琴;乳状液在多孔介质中渗流规律研究[D];西北大学;2005年
4 李明;山东铝业公司赤泥堆积坝稳定性分析及安全措施研究[D];北京科技大学;2006年
5 张军;液态反应性聚合物复合材料的旋转模塑成型工艺研究[D];郑州大学;2007年
6 李志强;重庆沥鼻峡背斜煤层气富集成藏规律及有利区带预测研究[D];重庆大学;2008年
7 郑晓;油料压榨理论与试验研究[D];武汉理工大学;2005年
8 王旭升;渗流固结问题的数值分析及粘性土—砂井地基固结模拟[D];中国地质大学;2002年
9 周学民;火山岩气藏储层特征及数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2008年
10 郑静;移动自组网络中数据复制技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 房冬恒;大渡河长河坝水电站下坝址建高(堆石)坝适宜性研究[D];成都理工大学;2005年
2 郭连营;海河干流治理工程吹填土筑堤研究[D];天津大学;2004年
3 蒋媛媛;长沙坝水库砌石拱坝的加固研究[D];武汉大学;2005年
4 吴宏平;土石坝事故成因与测压管观测资料分析研究[D];浙江大学;2006年
5 邱卫平;巨介电常数复相陶瓷的结构与性能[D];浙江大学;2006年
6 刘钟森;黄土边坡稳定性分析的有限元方法[D];西安建筑科技大学;2006年
7 王颢;过湿土填筑路堤研究[D];昆明理工大学;2006年
8 徐翔星;C/SiC陶瓷基复合材料的X射线无损检测研究[D];西北工业大学;2003年
9 周宇;统计重建在X线CT中的应用研究[D];天津大学;2006年
10 刘麟;六库水电站纵向碾压混凝土围堰堰基应力应变及稳定性分析[D];四川大学;2005年
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