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多孔岩石力学性质实验研究与模拟

谢守益  
【摘要】:在本项研究中,为描述多孔岩石白垩岩的力学特性,我们进行了一系列的实验研究。实验研究结果揭示白垩岩表现出两种塑性变形机理,孔隙塌陷的塑性变形机理和剪切塑性变形机理。基于全面的实验研究,我们提出了一个新的弹塑性模型,该模型反映了与多孔白垩岩的微结构相关联的两种塑性力学机理。我们研究了水对多孔白垩岩的力学性质影响。在宏观尺度上,弹性模量和塑性参数,包括对塑性孔隙塌陷机理和塑性剪切机理,被表达成水饱和度的函数。依赖时间效应的流变变形被加入这一统一力学特性的模型中。流变变形被认为是颗粒间固体胶结接触面的破坏过程的宏观表现。弹性模量和塑性参数受溶解过程的影响。进一步,我们研究了白垩岩在不排水条件下三轴压缩的塑性力学特性。数值模拟的结果与不同加载条件下的试验结果(包括静水压力压缩试验和三轴压缩试验、以及流变试验,用水和用油饱和试样在排水和不排水条件下的试验结果)进行了比较。比较结果的一致性显示出提出的模型能够正确描述多孔白垩岩的力学性质的主要特征和水对多孔白垩岩的力学性质影响。


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