面接触条件下胶结颗粒物导热系数模型优化

1

作者 陈沅江 蒋志强 谭智仁 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期153-158,166,共7页

为了更好地探究岩土类胶结颗粒材料的导热系数变化规律,减少造成的热害问题,根据胶结颗粒物的结构特征,考虑颗粒物和胶结基质为混合物时的状态,并结合有效介质导热系数模型和面接触导热系数模型,构建了适用于岩土类胶结颗粒材料的有效... 为了更好地探究岩土类胶结颗粒材料的导热系数变化规律,减少造成的热害问题,根据胶结颗粒物的结构特征,考虑颗粒物和胶结基质为混合物时的状态,并结合有效介质导热系数模型和面接触导热系数模型,构建了适用于岩土类胶结颗粒材料的有效导热系数计算模型。采用瞬态热线法测试了实验试块的导热系数,将预测值与实测结果和Maxwell-Eucken模型的计算结果对比后发现,两模型的导热系数计算值都随着孔隙率的增加而逐渐减小。4组测试数据结果显示,Maxwell-Eucken模型的导热系数计算结果平均值为0.17172W/(m·K),优化的导热系数计算模型结果平均值为0.17139 W/(m·K),说明优化的导热系数计算模型得出的结论与实际测试结果平均值(0.16922 W/(m·K))更接近,能够更好预测胶结颗粒物质的导热系数。 展开更多

关键词 胶结颗粒物 面接触 导热系数 导热系数模型 孔隙率

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复杂应力下两种胶结颗粒微观力学模型的试验研究 被引量：27

2

作者 蒋明镜 孙渝刚 李立青 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期354-360,共7页

将胶结颗粒理想化为两铝棒在指定位置处形成胶结,根据铝棒间胶结物厚度的不同,分别定义为有厚度胶结颗粒和无厚度胶结颗粒,对上述两种胶结颗粒进行一系列力学试验(包括:拉伸、压缩、压剪、压扭和复杂应力试验),从而对理想胶结颗粒的微... 将胶结颗粒理想化为两铝棒在指定位置处形成胶结,根据铝棒间胶结物厚度的不同,分别定义为有厚度胶结颗粒和无厚度胶结颗粒,对上述两种胶结颗粒进行一系列力学试验(包括:拉伸、压缩、压剪、压扭和复杂应力试验),从而对理想胶结颗粒的微观力学特性进行试验研究。试验结果表明:胶结厚度和法向压力对胶结颗粒的力学性能影响显著,随着胶结厚度的增大,试样的抗拉强度和延性均增大,其抗压特性由塑性硬化向塑性软化转变。无厚度试样抗剪和抗扭强度始终随法向压力的增大而增大,而有厚度试样则先随法向压力的增大而增大,当法向压力超过某一数值后,其强度又随着法向压力的增大而减小。在三维应力空间中(法向压力–扭矩–剪力)无厚度胶结颗粒的强度包线呈椭圆抛物面状,而有厚度胶结颗粒强度包线呈水滴状。 展开更多

关键词 胶结颗粒 微观力学模型 离散单元法

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胶结颗粒接触力学特性测试装置研制 被引量：19

3

作者 蒋明镜 孙渝刚 李立青 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期309-315,共7页

为验证天然结构性砂土离散元模拟中接触模型及其参数的合理性,设计了一套用于理想胶结颗粒成型及实现不同加载条件下接触力学特性测试装置。通过胶结颗粒成型装置在两大小相同的铝棒间形成具有特定几何尺寸的胶结物,随后,采用一系列辅... 为验证天然结构性砂土离散元模拟中接触模型及其参数的合理性,设计了一套用于理想胶结颗粒成型及实现不同加载条件下接触力学特性测试装置。通过胶结颗粒成型装置在两大小相同的铝棒间形成具有特定几何尺寸的胶结物,随后,采用一系列辅助加载装置实现简单及复杂加载条件下胶结颗粒接触力学特性的测试。试验结果表明:该装置可用于胶结颗粒在不同加载条件下接触力学特性的测试,实测胶结颗粒接触力学响应与天然砂土离散元中接触模型基本相符,且其抗剪和抗扭强度均随着法向压力的增大而增大,在三维应力空间中胶结颗粒强度包线呈椭圆抛物面状。 展开更多

关键词 胶结颗粒 接触力学特性 复杂加载条件 试验装置

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三维颗粒流数值模型的胶结砂岩力学特性 被引量：19

4

作者 刘先珊 董存军 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期37-44,共8页

为了更好地反映砂岩胶结性状对力学特性的影响,以油藏储层砂岩为研究对象,建立基于平行粘结接触的三维颗粒流数值模型(PFC3D)用以模拟剪切试验中砂岩结构的破坏机理。进行PFC3D的二次开发描述平行粘结分布和力学性质,分析剪切过程中砂... 为了更好地反映砂岩胶结性状对力学特性的影响,以油藏储层砂岩为研究对象,建立基于平行粘结接触的三维颗粒流数值模型(PFC3D)用以模拟剪切试验中砂岩结构的破坏机理。进行PFC3D的二次开发描述平行粘结分布和力学性质,分析剪切过程中砂岩体应力比、体应变、配位数和粘结破坏与应变之间的关系,通过接触网络的演化说明力链的重要作用,验证了数值模型的可行性。对比研究了不同胶结半径比、平行粘结刚度和胶结量变化对胶结砂岩力学特性的影响,阐明了胶结性状对砂岩结构受力的控制作用,为建立特定条件的胶结砂岩破坏机理提供了科学依据。 展开更多

关键词 胶结砂岩 胶结性状 三维颗粒流数值模型 破坏机理 力链

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考虑胶结厚度影响的结构性砂土三维胶结接触模型 被引量：4

5

作者 蒋明镜 张伏光 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期1-9,共9页

旨在提出考虑胶结厚度影响的三维胶结接触模型,并用于结构性砂土宏观力学特性的离散元模拟。首先,结合结构性砂土内胶结物质的力学性质与存在形式,通过简化水泥胶结铝棒接触力学特性的实测结果,提炼出用于模拟结构性砂土颗粒间胶结作用... 旨在提出考虑胶结厚度影响的三维胶结接触模型,并用于结构性砂土宏观力学特性的离散元模拟。首先,结合结构性砂土内胶结物质的力学性质与存在形式,通过简化水泥胶结铝棒接触力学特性的实测结果,提炼出用于模拟结构性砂土颗粒间胶结作用的三维胶结接触模型;其次,将该胶结模型植入三维离散元商业软件PFC3D,进行拉伸、压缩以及剪切试验的双球验证;最后,使用PFC3D对2%水泥含量的胶结砂土在不同围压条件下的三轴压缩试验进行模拟。结果表明:引入胶结接触模型的离散元数值试验可以较好地反映室内试验中胶结砂土的宏观力学特性。 展开更多

关键词 结构性砂土 胶结接触模型 胶结厚度 离散元

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粒间胶结接触力学特性的三维试验研究 被引量：4

6

作者 蒋明镜 金树楼 +1 位作者 刘蔚 刘俊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期9-13,共5页

为实现结构性砂土离散元接触模型合理性的三维试验验证,设计了一套可用于三维半球形理想胶结颗粒成型及实现不同加载条件下的接触力学特性测试装置,制备了一定胶结尺寸的环氧树脂半球形颗粒胶结试样,在一系列辅助加载装置中初步开展了... 为实现结构性砂土离散元接触模型合理性的三维试验验证,设计了一套可用于三维半球形理想胶结颗粒成型及实现不同加载条件下的接触力学特性测试装置,制备了一定胶结尺寸的环氧树脂半球形颗粒胶结试样,在一系列辅助加载装置中初步开展了不同加载条件(拉伸、压缩、剪切、弯转、扭转)下的力学性能测试。结果表明,该装置可用于实现三维情况下胶结颗粒接触力学特性测试;不同加载条件下的实测试验结果与二维试验成果基本一致;峰值剪切、弯矩、扭矩随着法向荷载的增大呈现先增大后减小的趋势,存在一个相同的临界法向荷载。 展开更多

关键词 离散元法 颗粒胶结 三维接触 试验研究

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不同粒径砂粒水泥胶结体物理力学性质研究 被引量：2

7

作者 王来贵 习彦会 +3 位作者 刘向峰 陈强 张阳 潘纪伟 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期61-67,共7页

为研究颗粒大小对砂粒胶结体物理力学性质的影响,采用宏细观相结合的试验手段,利用激光共焦显微镜对不同粒径砂粒松散体进行了细观观测,结合数字散斑相关方法(DSCM)与破碎体统计方法对不同粒径砂粒水泥胶结体单轴压缩下的力学性质及破... 为研究颗粒大小对砂粒胶结体物理力学性质的影响,采用宏细观相结合的试验手段,利用激光共焦显微镜对不同粒径砂粒松散体进行了细观观测,结合数字散斑相关方法(DSCM)与破碎体统计方法对不同粒径砂粒水泥胶结体单轴压缩下的力学性质及破坏形态进行了分析,基于微观试验结果提出了多边形胶结颗粒接触模型。结果表明:当砂粒粒径≥30目时砂粒之间面接触与点接触共存,当砂粒粒径≤40目时砂粒之间以点接触为主;不同粒径砂粒水泥胶结体的峰值载荷及弹性模量均随粒径的减小而减小;砂粒粒径较大的胶结体碎块以板状与柱状为主,砂粒粒径较小的胶结体碎块以柱状和块状为主;提出的多边形胶结颗粒接触模型较好地解释试件力学参数随砂粒粒径的变化规律,为离散元数值模拟提供参考。 展开更多

关键词 砂粒 粒径 接触形式 水泥胶结体 多边形胶结颗粒接触模型

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理想胶结砂土力学特性及剪切带形成的离散元分析 被引量：22

8

作者 蒋明镜 张望城 +1 位作者 孙渝刚 张伏光 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2162-2169,共8页

根据近期胶结铝棒接触力学特性的实测结果,提炼出用于模拟胶结砂土粒间胶结作用的胶结接触模型,并将该模型引入二维离散元商业软件PFC2D。通过对不同胶结强度和不同围压下胶结砂土的平面应变双轴压缩试验的离散元模拟,分析了理想胶结砂... 根据近期胶结铝棒接触力学特性的实测结果,提炼出用于模拟胶结砂土粒间胶结作用的胶结接触模型,并将该模型引入二维离散元商业软件PFC2D。通过对不同胶结强度和不同围压下胶结砂土的平面应变双轴压缩试验的离散元模拟,分析了理想胶结砂土的宏观力学特性及其剪切带的形成规律。结果表明:相比同一孔隙比的无胶结试样,胶结试样具有更高的峰值强度、显著的应变软化和剪胀现象以及明显的剪切带,宏观力学特性与其胶结接触微观力学机理密切相关,模拟结果与已有室内试验结果具有规律上的一致性;由胶结试样内部的微观信息统计可知,胶结试样剪切带的形成一般在其峰值强度之后,且剪切带的形成是试样变形、胶结破坏、孔隙比、平均纯转动率和位移场等微观参量局部化的综合表现。 展开更多

关键词 胶结砂土 胶结接触模型 剪切带 离散单元法

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人工胶结砂土力学特性的离散元模拟 被引量：19

9

作者 蒋明镜 孙渝刚 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1849-1856,共8页

采用离散单元法(DEM)对胶结砂土力学特性进行模拟。将基于室内试验测得的理想胶结颗粒接触力学响应引入到开发的二维离散元程序(NS2D)中,模拟胶结砂土颗粒间的胶结作用。对不同胶结强度和围压的胶结砂土进行平面应变双轴压缩试验模拟,... 采用离散单元法(DEM)对胶结砂土力学特性进行模拟。将基于室内试验测得的理想胶结颗粒接触力学响应引入到开发的二维离散元程序(NS2D)中,模拟胶结砂土颗粒间的胶结作用。对不同胶结强度和围压的胶结砂土进行平面应变双轴压缩试验模拟,并将模拟结果与Wang和Leung[1]提供的人工胶结砂土的试验结果进行比较。最后对数值模拟中胶结试样的微观力学响应(接触力链、胶结点破坏率和位移场)进行分析。结果表明,离散元数值模拟能够有效地反映胶结砂土的主要力学特性,相比同一初始孔隙比的无胶结松散砂土,胶结砂土将具有更高的强度,应力-应变关系呈应变软化,体变为先剪缩后剪胀,且两者的差异随胶结强度的增大和围压的减小而越趋显著。此外,胶结砂土宏观力学响应(应力-应变关系和剪胀性)与其微观力学响应密切相关。 展开更多

关键词 胶结砂土 理想胶结颗粒 接触模型 离散单元法

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结构性砂土粒间胶结效应的二维数值分析 被引量：14

10

作者 蒋明镜 孙渝刚 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1246-1253,共8页

将理想胶结颗粒接触力学特性的测试结果引入到离散元胶结接触模型中,对结构性砂土粒间胶结效应进行离散元数值模拟。首先,胶结颗粒被理想化为两铝棒在指定部位形成胶结,通过一系列加载试验(拉伸、压缩、压剪)获得胶结铝棒在不同应力路... 将理想胶结颗粒接触力学特性的测试结果引入到离散元胶结接触模型中,对结构性砂土粒间胶结效应进行离散元数值模拟。首先,胶结颗粒被理想化为两铝棒在指定部位形成胶结,通过一系列加载试验(拉伸、压缩、压剪)获得胶结铝棒在不同应力路径下的接触力学响应。随后,将测试结果提炼总结后引入到自行开发的二维离散元程序NS2D中,用以模拟不同初始密度和胶结强度的结构性砂土等向压缩试验。最后,通过与人工胶结砂土的试验数据进行比较,对文中的数值模拟结果进行验证。研究表明:离散元数值模拟能够有效的捕捉结构性砂土的主要力学特性,即屈服强度和体积模量均随初始密度和胶结强度的变化而变化,且胶结试样的屈服强度与试样内部颗粒间胶结点破坏率密切相关。 展开更多

关键词 结构性砂土 理想胶结颗粒 接触力学特性 离散单元法

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多种应力路径下结构性土胶结破损演化规律离散元分析 被引量：9

11

作者 李涛 蒋明镜 孙若晗 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1159-1166,共8页

结构性土体通常指粒间含有胶结的土体,可看成一种特殊的胶结颗粒材料,探明结构性土体的胶结破损演化规律是加深结构性土体宏微观力学性质认识及建立结构性土本构模型的关键。由于试验手段难以定量获取胶结破损信息,通过离散单元法分析... 结构性土体通常指粒间含有胶结的土体,可看成一种特殊的胶结颗粒材料,探明结构性土体的胶结破损演化规律是加深结构性土体宏微观力学性质认识及建立结构性土本构模型的关键。由于试验手段难以定量获取胶结破损信息,通过离散单元法分析了结构性土体的胶结破损演化规律。首先采用相对完备的胶结接触模型建立了结构性土体离散元试样,接触模型考虑了颗粒及胶结物质的抗转动和抗扭转作用以及胶结尺寸对刚度和强度的影响;然后开展了结构性土侧限压缩、等向压缩、等应力比压缩以及常规三轴和真三轴试验的离散元数值分析,再现了结构性土的主要宏观力学特征;在此基础上的胶结破损演化分析表明胶结破损参量B0演化具有明显的应力路径相关性,而新提出的破损参量Bσ应力路径相关性低,通过Bσ与等效塑性应变的指数函数关系,可以描述结构性土体的胶结破损演化情况。 展开更多

关键词 结构性土 胶结颗粒材料(理想结构性土) 离散单元法 胶结破损演化 本构模型

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粒度分布对胶结砂岩力学特性的影响 被引量：5

12

作者 刘先珊 许明 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期142-148,共7页

储层出砂过程中砂岩颗粒的离散与其细观结构性有密切关系。以胶结砂岩为研究对象,基于三维颗粒流数值模型(PFC3D)建立4种不同粒度分布的数值模型,模拟剪切过程的砂岩力学响应,研究不同粒度分布的砂岩体应力比、体应变、配位数和黏结破... 储层出砂过程中砂岩颗粒的离散与其细观结构性有密切关系。以胶结砂岩为研究对象,基于三维颗粒流数值模型(PFC3D)建立4种不同粒度分布的数值模型,模拟剪切过程的砂岩力学响应,研究不同粒度分布的砂岩体应力比、体应变、配位数和黏结破坏与轴应变之间的关系。结果表明:粒度分布对砂岩力学特性的影响较大,仅基于随机方法产生颗粒建立的数值模型不能完全代表实际砂岩的物理结构。须根据实测的砂岩粒度分布建立三维数值模型,才能准确描述储层砂岩的力学特性。粒径越小,连接的颗粒越少,自由度越大,开采中成为离散颗粒的可能性越大。 展开更多

关键词 细观结构 胶结砂岩 粒度分布 三维颗粒流数值模型 力学特性

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不同胶结半径的粒间胶结拉伸和压缩试验研究 被引量：2

13

作者 蒋明镜 李晨辉 +2 位作者 刘蔚 张安 张学文 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S2期12-16,共5页

为在三维离散元模型中建立考虑胶结半径的胶结破坏准则,在已有10 mm胶结半径的三维铝球胶结试验的基础上,继续对胶结半径为8,12,14 mm的胶结铝球进行拉伸和压缩试验。结合10 mm胶结半径的试验数据,总结出不同胶结半径的胶结铝球拉伸与... 为在三维离散元模型中建立考虑胶结半径的胶结破坏准则,在已有10 mm胶结半径的三维铝球胶结试验的基础上,继续对胶结半径为8,12,14 mm的胶结铝球进行拉伸和压缩试验。结合10 mm胶结半径的试验数据,总结出不同胶结半径的胶结铝球拉伸与压缩的强度规律。试验结果表明:高铝水泥试样的拉伸强度与压缩强度随着胶结半径的增大而非线性增大;位移曲线在拉伸荷载下表现为脆性破坏,在压缩荷载下表现脆塑性和塑性破坏,并且压缩荷载下发生脆塑性破坏的概率随着胶结半径的减小而增大。 展开更多

关键词 胶结颗粒 三维接触试验 胶结强度 胶结半径

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低渗油藏CO_(2)地质封存矿物颗粒运移及注入堵塞机理 被引量：4

14

作者 杨现禹 解经宇 +4 位作者 叶晓平 吕文军 代钊恺 蒋国盛 蔡记华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2827-2835,共9页

在低渗砂岩油藏中开展CO_(2)地质封存,是实现CO_(2)捕获、利用和封存(CCUS)的有效手段之一。随着CO_(2)持续注入吸收层,弱胶结砂岩颗粒会随CO_(2)流入孔隙和裂隙中运移,进而可能形成颗粒堆积,影响CO_(2)注入的稳定性。为揭示多形态颗粒... 在低渗砂岩油藏中开展CO_(2)地质封存,是实现CO_(2)捕获、利用和封存(CCUS)的有效手段之一。随着CO_(2)持续注入吸收层,弱胶结砂岩颗粒会随CO_(2)流入孔隙和裂隙中运移,进而可能形成颗粒堆积,影响CO_(2)注入的稳定性。为揭示多形态颗粒在孔隙和裂隙中的运移、动态堆积及微观机理,建立了基于多形态矿物颗粒的离散元流固耦合堵塞模型。模型考虑了多级粒径、非规则形态、旋转、差异化流入孔隙模式等矿物颗粒参数及流体密度、流体速度等流体物性因素,模型可实现注入流体和矿物颗粒的瞬态堆积过程动态预测与可视化,并在此基础上揭示了CO_(2)物性、弱胶结非规则颗粒参数与注入堵塞间的量化关系。结果表明:(1)影响孔隙内矿物颗粒堆积数量和CO_(2)注入效果最高的因素为矿物颗粒质量分数,相对于颗粒质量分数3%,颗粒质量分数5%的孔隙内矿物颗粒堆积数量提升52.06%,孔隙内矿物颗粒堆积数量的提升比率与矿物颗粒质量分数增长比率呈负相关关系;(2)在注入CO_(2)和矿物颗粒总量一致情况下,当矿物颗粒平均尺寸为孔隙直径尺寸的1/3时,孔隙内矿物颗粒堆积数量最高,CO_(2)的注入效果最差,矿物颗粒密度变化对于CO_(2)注入的影响较低;(3) CO_(2)注入降低了砂岩孔隙内多相流体密度,减少了孔隙内矿物颗粒堆积数量,降低了矿物颗粒在孔隙内的堵塞,有利于CO_(2)往深部注入;(4) CO_(2)注入速度提升60%,孔隙内矿物颗粒堆积数量提升1.2%,注入速度提升增加了孔隙内的矿物颗粒堵塞比率,不利于CO_(2)的注入。 展开更多

关键词 CO_(2)注入 弱胶结矿物颗粒 孔隙 动态运移模型 注入堵塞机理

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天然气水合物微观模式及其速度参数估算方法研究 被引量：24

15

作者 孙春岩 章明昱 +1 位作者 牛滨华 黄新武 《地学前缘》 EI CAS CSCD 2003年第1期191-198,共8页

天然气水合物沉积介质速度的估算是水合物人工地震探测理论方法和技术研究的组成部分。文中针对水合物在介质孔隙中悬浮、颗粒接触和胶结 3种微观模式 ,对前人估算其速度的多种方法进行了分析研究 ,结合试算模型 ,重点考查时间平均方程... 天然气水合物沉积介质速度的估算是水合物人工地震探测理论方法和技术研究的组成部分。文中针对水合物在介质孔隙中悬浮、颗粒接触和胶结 3种微观模式 ,对前人估算其速度的多种方法进行了分析研究 ,结合试算模型 ,重点考查时间平均方程、伍德方程、李权重方程和等效介质等方法估算速度的适用性和使用条件。研究结果表明 ,每种方法都有其适用和不适用 (或不太适用 )的条件 ,水合物悬浮模式、颗粒接触模式和胶结模式 ,最为适宜使用的速度估算方法分别是伍德方程、权重方程和时间平均方程。权重方程在合理调整权重参数时有较宽的适用性。 展开更多

关键词 天然气水合物 微观模式 人工地震探测 颗粒接触模式 水合物悬浮模式 胶结模式

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含裂隙岩体单轴压缩裂纹扩展机制离散元分析 被引量：29

16

作者 蒋明镜 张宁 +1 位作者 申志福 陈贺 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3293-3300,3314,共9页

将由室内试验总结得到的岩石微观胶结模型嵌入离散元软件,对Lac du Bonnet花岗岩石进行预制单裂隙单轴压缩试验DEM数值模拟,分析了压缩过程中裂隙试样中应力的分布,并与理论计算结果进行对比分析,同时对各种断裂判据中裂纹起裂角的预测... 将由室内试验总结得到的岩石微观胶结模型嵌入离散元软件,对Lac du Bonnet花岗岩石进行预制单裂隙单轴压缩试验DEM数值模拟,分析了压缩过程中裂隙试样中应力的分布,并与理论计算结果进行对比分析,同时对各种断裂判据中裂纹起裂角的预测值进行了适用性的对比分析。结果表明,离散元模拟试样破坏形态与试验结果相近;离散元分析得到的应力分布与理论解在定性上相似;当预制角度较小时,侧向应力都处于拉压状态;由于裂隙左右两端压应变的集中造成了裂隙上下面拉应变的产生,造成了裂隙周围特殊的应力分布;当裂隙角度较大时,应力集中现象已不明显,因而,理论值与试验值有偏差;在断裂判据中最大周应力准则和最大能量释放率准则得到的裂纹扩展角与室内试验与DEM结果中的数值较为吻合。 展开更多

关键词 离散元法 裂纹扩展 胶结接触模型 预制裂隙

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甲烷水合物三维离散元模拟参数反演初探 被引量：8

17

作者 蒋明镜 贺洁 申志福 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期736-744,共9页

含填充型水合物的砂性能源土可视为特殊的散粒体材料(砂粒和水合物颗粒混合物),具有明显的非连续特征。在离散元中若采用团粒(胶结成团的颗粒组)模拟填充水合物颗粒则需合理确定团粒结构内颗粒间胶结模型参数。为此,基于前人的室内纯水... 含填充型水合物的砂性能源土可视为特殊的散粒体材料(砂粒和水合物颗粒混合物),具有明显的非连续特征。在离散元中若采用团粒(胶结成团的颗粒组)模拟填充水合物颗粒则需合理确定团粒结构内颗粒间胶结模型参数。为此,基于前人的室内纯水合物三轴试验资料进行离散元建模与参数反演。结果表明,宜采用松散且颗粒间摩擦系数较小的试样模拟水合物块体,当颗粒间摩擦系数小于等于0.04时,可确保无胶结试样的内摩擦角小于室内试验获得的纯水合物内摩擦角。胶结刚度只需在较小范围变化即可反映相同温度不同围压条件下的弹性特性,且微观刚度参数与胶结强度参数的相互作用较小,可以假定二者相互独立。通过选取不同的微观胶结强度值进行不同围压下的三轴压缩试验,建立微观胶结强度参数与宏观参数(内摩擦角和黏聚力)之间的关系,从而确定与室内试验强度特性相符合的微观胶结强度值,实现甲烷水合物三轴试验离散元模拟;由体变规律可知,甲烷水合物在发生剪胀前均存在一个初始的体积收缩阶段,且剪胀特性随着围压的减小而呈现增强趋势。通过微观变量颗粒接触方向组构的分布图可知,随着轴向应变增大,颗粒间接触主方向朝竖直方向偏转,表现出明显的各向异性特性。随着轴向应变的增大,颗粒间胶结残余率变小,表明试样逐步破坏。 展开更多

关键词 甲烷水合物 离散单元法 参数反演 胶结模型 各向异性 颗粒间胶结残余率

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