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基于微观岩石力学试验及精确矿物晶体建模的砂岩力学性质及波速分析
1
作者
倪祖甲
乔江美
+1 位作者
张俊楷
唐旭海
《岩土力学》
北大核心
2025年第6期1865-1880,共16页
砂岩作为一种广泛分布的沉积岩,工程应用广泛,从微观尺度出发研究砂岩的宏观物理力学性质具有重要意义。从矿物晶体尺度出发,提出了通过建立数值模型来预测砂岩单轴抗压强度及纵波波速的方法。首先,搭建由光学显微镜、全自动矿物分析仪...
砂岩作为一种广泛分布的沉积岩,工程应用广泛,从微观尺度出发研究砂岩的宏观物理力学性质具有重要意义。从矿物晶体尺度出发,提出了通过建立数值模型来预测砂岩单轴抗压强度及纵波波速的方法。首先,搭建由光学显微镜、全自动矿物分析仪及纳米压痕仪组成的微观岩石力学试验系统,来获取砂岩的矿物组成、微观结构及主要成岩矿物和胶结矿物的力学参数。然后,基于微观试验结果,建立砂岩的精确矿物晶体模型,通过单轴压缩模拟可以直观地显示矿物中的应力演变过程以及从微裂纹在胶结矿物高岭石和白云母中产生到扩展再到模型整体剪切破坏的全过程;通过波速模拟可以直观地显示纵波在砂岩中的传播特征主要受到微孔隙的影响。研究结果表明:模拟获得的砂岩单轴抗压强度及纵波波速与室内单轴压缩试验及超声波试验的结果相近似,验证了从矿物晶体尺度出发,利用微观岩石力学试验结果建立精确矿物晶体模型来预测砂岩单轴抗压强度及纵波波速的可行性。该方法为砂岩研究提供了从矿物晶体尺度到宏观力学特性的跨尺度分析新视角,为砂岩工程应用及解释地质演化历史提供了理论依据。
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关键词
砂岩
微观岩石力学试验
精确矿物晶体模型
单轴抗压强度
波速
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职称材料
水软化作用下页岩微观结构和力学性质演化特性
2
作者
罗攀登
赵兵
+1 位作者
冯禹菲
张妹珠
《金属矿山》
CAS
北大核心
2024年第8期29-34,共6页
在雨水或者地下水的浸泡下,页岩力学性质会大幅度降低,容易导致泥石流、隧洞塌陷、滑坡等灾害。以页岩为研究对象,通过微观岩石力学试验研究了水软化作用下页岩的微观结构和力学特性演变规律。研究结果表明:在浸水10 d后,页岩表面粗糙...
在雨水或者地下水的浸泡下,页岩力学性质会大幅度降低,容易导致泥石流、隧洞塌陷、滑坡等灾害。以页岩为研究对象,通过微观岩石力学试验研究了水软化作用下页岩的微观结构和力学特性演变规律。研究结果表明:在浸水10 d后,页岩表面粗糙度平均值和最大值分别增至259.1 nm和561.9 nm。页岩主要由石英、绿泥石、伊利石和钠长石组成,其中绿泥石为层状硅酸盐。在水软化作用下绿泥石发生崩解并且释放晶层间膨胀力,导致页岩样品粗糙度增加。随着浸水时间的增加,高、中、低3类强度矿物的弹性模量逐渐减小;低强度矿物的黏聚力呈现下降趋势,从16.7 MPa降低到6.0 MPa,而内摩擦角随浸泡时间轻微波动,其平均值为42.5°。
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关键词
页岩
水软化
微观岩石力学试验
纳米压痕
试验
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职称材料
题名
基于微观岩石力学试验及精确矿物晶体建模的砂岩力学性质及波速分析
1
作者
倪祖甲
乔江美
张俊楷
唐旭海
机构
武汉大学土木建筑工程学院
武汉大学深圳研究院
中国地质大学工程学院
出处
《岩土力学》
北大核心
2025年第6期1865-1880,共16页
基金
国家自然科学基金(No.12172264)
深圳市基础研究专项(No.JCYJ20230807090102006)。
文摘
砂岩作为一种广泛分布的沉积岩,工程应用广泛,从微观尺度出发研究砂岩的宏观物理力学性质具有重要意义。从矿物晶体尺度出发,提出了通过建立数值模型来预测砂岩单轴抗压强度及纵波波速的方法。首先,搭建由光学显微镜、全自动矿物分析仪及纳米压痕仪组成的微观岩石力学试验系统,来获取砂岩的矿物组成、微观结构及主要成岩矿物和胶结矿物的力学参数。然后,基于微观试验结果,建立砂岩的精确矿物晶体模型,通过单轴压缩模拟可以直观地显示矿物中的应力演变过程以及从微裂纹在胶结矿物高岭石和白云母中产生到扩展再到模型整体剪切破坏的全过程;通过波速模拟可以直观地显示纵波在砂岩中的传播特征主要受到微孔隙的影响。研究结果表明:模拟获得的砂岩单轴抗压强度及纵波波速与室内单轴压缩试验及超声波试验的结果相近似,验证了从矿物晶体尺度出发,利用微观岩石力学试验结果建立精确矿物晶体模型来预测砂岩单轴抗压强度及纵波波速的可行性。该方法为砂岩研究提供了从矿物晶体尺度到宏观力学特性的跨尺度分析新视角,为砂岩工程应用及解释地质演化历史提供了理论依据。
关键词
砂岩
微观岩石力学试验
精确矿物晶体模型
单轴抗压强度
波速
Keywords
sandstone
microscale rock mechanics test
accurate grain-based model
uniaxial compressive strength
wave velocity
分类号
TU458 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
水软化作用下页岩微观结构和力学性质演化特性
2
作者
罗攀登
赵兵
冯禹菲
张妹珠
机构
中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院
武汉大学土木建筑工程学院
武汉大学科学技术发展研究院
出处
《金属矿山》
CAS
北大核心
2024年第8期29-34,共6页
基金
中国石化科技攻关项目(编号:P20064-3)。
文摘
在雨水或者地下水的浸泡下,页岩力学性质会大幅度降低,容易导致泥石流、隧洞塌陷、滑坡等灾害。以页岩为研究对象,通过微观岩石力学试验研究了水软化作用下页岩的微观结构和力学特性演变规律。研究结果表明:在浸水10 d后,页岩表面粗糙度平均值和最大值分别增至259.1 nm和561.9 nm。页岩主要由石英、绿泥石、伊利石和钠长石组成,其中绿泥石为层状硅酸盐。在水软化作用下绿泥石发生崩解并且释放晶层间膨胀力,导致页岩样品粗糙度增加。随着浸水时间的增加,高、中、低3类强度矿物的弹性模量逐渐减小;低强度矿物的黏聚力呈现下降趋势,从16.7 MPa降低到6.0 MPa,而内摩擦角随浸泡时间轻微波动,其平均值为42.5°。
关键词
页岩
水软化
微观岩石力学试验
纳米压痕
试验
Keywords
shale
water softening
microscale rock mechanics experiment(micro-rem)
nanoindentation test
分类号
TD315 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于微观岩石力学试验及精确矿物晶体建模的砂岩力学性质及波速分析
倪祖甲
乔江美
张俊楷
唐旭海
《岩土力学》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
水软化作用下页岩微观结构和力学性质演化特性
罗攀登
赵兵
冯禹菲
张妹珠
《金属矿山》
CAS
北大核心
2024
0
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职称材料
已选择
0
条
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参考文献
引证文献
统计分析
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