砂土中单桩静载室内模型试验及颗粒流数值模拟 被引量：19

1

作者 周健 郭建军 +1 位作者 张昭 贾敏才 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1763-1768,共6页

通过自行设计的可视化模型箱,进行了单桩静载室内模型试验,考虑了不同桩径、不同土体密实度等影响因素,研究了单桩的沉降模式、桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥性状及随沉降的发展模式,并通过拍摄跟踪和图像处理技术,研究了桩端和桩周土体... 通过自行设计的可视化模型箱,进行了单桩静载室内模型试验,考虑了不同桩径、不同土体密实度等影响因素,研究了单桩的沉降模式、桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥性状及随沉降的发展模式,并通过拍摄跟踪和图像处理技术,研究了桩端和桩周土体的孔隙率的变化规律;对二维颗粒流程序进行开发,模拟了单桩静载过程中桩端阻力和桩周土体孔隙率的变化情况。结果表明,颗粒流数值模拟能够较好地模拟单桩静载过程,研究成果进一步揭示了单桩静载过程的宏细观机制。 展开更多

关键词 单桩 静载 模型试验 颗粒流数值模拟 桩端阻力

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桩-土水平相互作用的颗粒流数值研究 被引量：10

2

作者 苏栋 李霞 李相菘 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 北大核心 2006年第1期42-47,共6页

对水平载荷作用下的桩-土相互作用问题进行颗粒流数值模拟和研究.应用PFC2D程序,模拟了直线单调、直线循环、十字和半圆形加载路径下桩-土相互作用过程.并通过对加载过程中土的细观物理量的考察,研究土的细观力学特征和桩-土相互作用宏... 对水平载荷作用下的桩-土相互作用问题进行颗粒流数值模拟和研究.应用PFC2D程序,模拟了直线单调、直线循环、十字和半圆形加载路径下桩-土相互作用过程.并通过对加载过程中土的细观物理量的考察,研究土的细观力学特征和桩-土相互作用宏观力学行为之间的相互联系.研究结果表明,垂直方向的预加载会引起土阻力的退化,产生“垂向加载效应”;而在非直线加载路径下,随着位移的增加,载荷的增量方向会逐渐偏离位移的增量方向,出现不共轴的现象.数值试验观测到的现象和机理可为物理模型试验的进行提供积极的指导作用. 展开更多

关键词 颗粒流数值模拟 桩-土相互作用 垂向加载效应 不共轴

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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

3

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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颗粒流数值模拟在月壤岩土问题研究中的应用概况 被引量：3

4

作者 林呈祥 凌道盛 钟世英 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1679-1691,共13页

总结颗粒流数值模拟在月壤岩土问题研究中的应用,取得的主要成果:考虑粒间作用力及低重力的影响对月壤颗粒接触力学模型进行修正;确定模型的细观参数及其对宏观力学性质的影响;利用"Clump"命令生成颗粒簇对月壤/模拟月壤的颗... 总结颗粒流数值模拟在月壤岩土问题研究中的应用,取得的主要成果:考虑粒间作用力及低重力的影响对月壤颗粒接触力学模型进行修正;确定模型的细观参数及其对宏观力学性质的影响;利用"Clump"命令生成颗粒簇对月壤/模拟月壤的颗粒形状进行模拟;进行月壤基本力学性质的模拟研究及其与地面土壤的对比研究;分析月面低重力场对月壤-车轮相互作用机理及牵引性能的影响;进行月壤基本岩土工程问题的模拟仿真及数值耦合分析.随着计算机技术的发展,选择合适的颗粒接触模型,考虑月壤颗粒的实际形状和低重力场等的影响,耦合其他数值模拟方法实现多尺度模拟分析是今后对月壤岩土问题进行颗粒流数值模拟研究的主要方向,也是技术难点所在. 展开更多

关键词 月壤 颗粒形状 月壤岩土问题 离散元法 颗粒流数值模拟 接触模型 月面车辆力学

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CFS夯扩桩复合地基作用机理的颗粒流数值模拟初探

5

作者 叶洪东 邝利军 +1 位作者 韩利民 乔兰 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期56-58,共3页

对竖向载荷作用下的CFS夯扩桩-土作用机理进行颗粒流数值模拟研究。应用PFC2D程序模拟了夯扩桩—土相互作用过程。通过对加载过程中土的颗粒位移图、量测圈的考察,分析夯扩桩复合地基在不同荷载作用下的土体颗粒位移变化及土体孔隙度的... 对竖向载荷作用下的CFS夯扩桩-土作用机理进行颗粒流数值模拟研究。应用PFC2D程序模拟了夯扩桩—土相互作用过程。通过对加载过程中土的颗粒位移图、量测圈的考察,分析夯扩桩复合地基在不同荷载作用下的土体颗粒位移变化及土体孔隙度的变化规律,探讨桩-土相互作用土的细观力学特征和宏观力学行为之间的相互联系。同时,数值试验观测到的结果可为物理模型试验提供指导作用。 展开更多

关键词 夯扩桩 复合地基 桩土作用机理 颗粒流数值模拟 竖向荷载

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考虑不同成桩方式单桩特性的颗粒流数值模拟 被引量：11

6

作者 叶建忠 周健 韩冰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期894-900,共7页

采用基于离散单元法的颗粒流数值技术对砂土中(无黏聚力)设置就位后单桩在使用阶段的承载特性进行了数值模拟。对应工程中的挤土桩与非挤土桩,按照桩设置的不同方式研究并对比了静压沉桩方式与预埋式两种不同单桩在就位后的工作特性,对... 采用基于离散单元法的颗粒流数值技术对砂土中(无黏聚力)设置就位后单桩在使用阶段的承载特性进行了数值模拟。对应工程中的挤土桩与非挤土桩,按照桩设置的不同方式研究并对比了静压沉桩方式与预埋式两种不同单桩在就位后的工作特性,对两种成桩方式下桩–土–筏板的共同作用特性也略作了比较。分析中,克服传统的连续介质力学模型的宏观连续性假设,研究加载过程中桩体力学行为表现与桩周土体的细观结构参数反应的联系,增进了对桩基工程承载特性与土体渐进破坏演变过程的深入理解。此外,将模型试验与数值模拟结果作了对比分析,桩端荷载–位移曲线特征有较好的一致性。 展开更多

关键词 离散单元法 颗粒流数值模拟 静压桩 共同作用

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卵漂石地层盾构施工地层滞后变形颗粒流数值模拟 被引量：1

7

作者 王成 林富志 +1 位作者 李宁 杨志先 《中国铁路》 2016年第4期62-66,共5页

结合现场实测数据,分析卵漂石地层盾构施工地表变形规律。基于离散元颗粒流理论,从细观角度出发,对富水卵漂石地层土压平衡盾构地表沉降数据进行分析,对卵漂石地层盾构施工过程地表变形滞后的细观机理进行探究。采用现场实测数据对颗粒... 结合现场实测数据,分析卵漂石地层盾构施工地表变形规律。基于离散元颗粒流理论,从细观角度出发,对富水卵漂石地层土压平衡盾构地表沉降数据进行分析,对卵漂石地层盾构施工过程地表变形滞后的细观机理进行探究。采用现场实测数据对颗粒离散单元法的计算结果进行验证,吻合性良好。离散元模拟结果表明,卵漂石地层存在土拱效应,施工中如果能够充分利用土拱的承载能力,可有效控制地层变形。 展开更多

关键词 卵漂石地层 盾构施工 滞后变形 颗粒流数值 土拱效应

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加载速率对白云岩力学特性影响的颗粒流数值试验研究 被引量：10

8

作者 刘汉香 高克凡 邓叶林 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第25期10182-10189,共8页

青川县东河口滑坡是2008年汶川地震诱发的一处典型深层岩质滑坡,体积约1500×10^4 m^3。地震过后,针对该滑坡的形成机制展开了不少研究,但在考虑组成该滑坡体材料的力学参数时,均尚未考虑到岩体在动荷载条件下的力学特性,导致研究... 青川县东河口滑坡是2008年汶川地震诱发的一处典型深层岩质滑坡,体积约1500×10^4 m^3。地震过后,针对该滑坡的形成机制展开了不少研究,但在考虑组成该滑坡体材料的力学参数时,均尚未考虑到岩体在动荷载条件下的力学特性,导致研究结果与实际有出入。为了获得滑坡岩体在不同加载速率下的力学行为,同时借助于颗粒流程序在模拟岩体微细观损伤演化过程上的优势,首先对从滑坡现场取得的白云岩试样开展了室内常规单轴压缩试验,以试验结果作为拟合依据确定了白云岩试样的颗粒流程序数值模型以及细观参数,进而开展了白云岩在不同加载速率下的力学特性、宏观破裂形态、裂隙扩展规律等的研究。结果表明:在0.5 m/s和1 m/s的较高速率加载时,白云岩力学性能出现“伪增强”现象,岩体表现为延性破坏,最终的破坏形态为粉碎状。当加载速率小于等于0.05 m/s时,岩体表现为脆性破坏,破坏形态较为完整,主要在端部发生局部剪切破坏,裂纹并未在整个岩样内发育,并且,高加载速率下破坏时的裂隙总数明显多于低加载速率下的裂隙总数,在峰值强度后微裂隙的产生速率明显较大。尽管只是对组成该滑坡的其中一类岩体开展了研究,暂无法用于准确解释该滑坡的地震诱发机制,但研究结果预示了在实际地震过程中,由于加载速率时刻在变化,岩体在高、低加载速率交替变化的荷载作用下将变得更加破碎,从而为滑坡的形成创造了先决条件。 展开更多

关键词 白云岩 颗粒流程序数值试验 加载速率 力学特性 破坏形态

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颗粒流(PFC5.0)数值模拟技术及应用 被引量：38

9

作者 石崇 张强 王盛年 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S2期36-36,共1页

版次:第一版出版时间:2018-08开本:小16开出版单位:中国建筑工业出版社标准书号:978-7-112【内容简介】本书是作者总结多年对颗粒流数值模拟技术的研究,著写完成的。本书具备专业性、实用性、可读性强的特点。全书主要内容包括:PFC5.0... 版次:第一版出版时间:2018-08开本:小16开出版单位:中国建筑工业出版社标准书号:978-7-112【内容简介】本书是作者总结多年对颗粒流数值模拟技术的研究,著写完成的。本书具备专业性、实用性、可读性强的特点。全书主要内容包括:PFC5.0的基本特点与界面操作,PFC5.0基本命令与模型构建技术,奔向颗粒流高级应用的桥梁:FISH语言,伺服机制及数值试验实现技术,接触模型与参数标定方法研究,复杂岩土细观特征识别与随机重构技术, 展开更多

关键词 颗粒流 颗粒流数值模拟 PFC5.0

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基于颗粒流的砂岩三轴破裂演化宏-细观机理 被引量：22

10

作者 周杰 汪永雄 周元辅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期76-82,共7页

以重庆地区砂岩的三轴压缩试验应力-应变曲线为基准,完成了二维颗粒流PFC^(2d)数值砂岩试样的细观参数标定。针对0.5~20 MPa围压下数值砂岩在双轴试验中的宏观力学响应,从试样内部位移、3种类型裂纹(总裂纹、拉裂纹和剪裂纹)的数目演化... 以重庆地区砂岩的三轴压缩试验应力-应变曲线为基准,完成了二维颗粒流PFC^(2d)数值砂岩试样的细观参数标定。针对0.5~20 MPa围压下数值砂岩在双轴试验中的宏观力学响应,从试样内部位移、3种类型裂纹(总裂纹、拉裂纹和剪裂纹)的数目演化和角度分布等细观层面进行了解释。研究结果表明:PFC^(2d)数值试样能代表物理砂岩的主要宏观力学特性;试验过程中,试样内3种裂纹数目均呈"S"型累积,其突变点与宏观应力-应变曲线的弹、塑和破坏特征点对应;随着围压增大,由试验过程中剪裂纹始终占主导逐渐变为拉裂纹始终占主导,拉裂纹的占比逐渐增大;对于整个试样和破裂带,破裂带内拉裂纹的占比始终高于整个试样;总裂纹和剪裂纹角度分布的主方向明显,与加载方向相同;拉裂纹的角度分布较为均匀,在加载方向、破裂面及共轭破裂面方向的集中度相对明显。 展开更多

关键词 砂岩 三轴压缩试验 颗粒流数值试验 细观分析 裂纹演化 围压

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考虑流固耦合效应的饱和砂土渗透破坏数值模拟 被引量：8

11

作者 刘先珊 刘洋 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期633-638,643,共7页

综合考虑水压力梯度力和拖曳力产生的流固耦合效应,建立3维颗粒流(PFC3D)数值模型,从细观角度分析砂土颗粒运动及水压力分布,与理论结果比较以验证数值模型的可行性,并建立实际的饱和砂土渗流模型,模拟超过临界水力梯度后的砂土颗粒运... 综合考虑水压力梯度力和拖曳力产生的流固耦合效应,建立3维颗粒流(PFC3D)数值模型,从细观角度分析砂土颗粒运动及水压力分布,与理论结果比较以验证数值模型的可行性,并建立实际的饱和砂土渗流模型,模拟超过临界水力梯度后的砂土颗粒运动及赋存状态.结果表明:水流速和颗粒级配对介质颗粒运动的影响较大,颗粒刚度比和摩擦系数的影响相对较小,但较软的颗粒能提高计算效率.该模型可从宏细观角度更准确地反映饱和砂土介质的渗透破坏机理,对实际工程的渗透破坏具有指导作用. 展开更多

关键词 临界水力梯度 饱和砂土 渗透破坏 3维颗粒流数值模型 流固耦合

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花岗岩颗粒流模型循环压缩作用下能量特征分析 被引量：8

12

作者 龙恩林 陈俊智 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期95-100,共6页

为分析花岗岩颗粒流模型循环作用下的能量特征,基于花岗岩单轴压缩试验得到的应力应变曲线,完成了PFC3D数值试验的参数标定,探讨了不同循环次数下数值试件内部总能量、弹性应变能和耗散能的变化规律,建立了一定循环次数下耗散能随应力... 为分析花岗岩颗粒流模型循环作用下的能量特征,基于花岗岩单轴压缩试验得到的应力应变曲线,完成了PFC3D数值试验的参数标定,探讨了不同循环次数下数值试件内部总能量、弹性应变能和耗散能的变化规律,建立了一定循环次数下耗散能随应力变化的演化方程。研究结果表明:在数值试件加载至破坏过程中,这些能量参数以应力应变曲线峰值点为分界,峰前的总能量、弹性应变能和耗散能随应力呈非线性增长,总能量增长速率最快,弹性能次之,耗散能最慢;至峰值点附近时弹性应变能达到储能极限,增速降为0;峰后则表现为弹性应变能急剧释放,耗散能随裂纹发展而快速增加,能量急剧释放是导致岩石灾变破坏的主要原因。提出的基于材料阻尼理论的耗散能演化方程,计算结果和试验数据对比表明其可以较好地反映一定循环次数下耗散能随应力变化的特征。 展开更多

关键词 花岗岩 颗粒流数值模拟 单轴循环压缩 能量特征

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花岗岩颗粒流模型循环压缩作用下裂纹特征分析 被引量：5

13

作者 龙恩林 陈俊智 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期39-44,共6页

为了分析花岗岩颗粒流模型循环作用下的裂纹特征,基于花岗岩单轴压缩试验得到的应力应变曲线,完成了PFC^(3D)数值试验的参数标定,探讨了不同循环次数下数值试件内部裂纹数目、分布和角度的变化规律。研究结果表明:平行黏结模型能够正确... 为了分析花岗岩颗粒流模型循环作用下的裂纹特征,基于花岗岩单轴压缩试验得到的应力应变曲线,完成了PFC^(3D)数值试验的参数标定,探讨了不同循环次数下数值试件内部裂纹数目、分布和角度的变化规律。研究结果表明:平行黏结模型能够正确表达花岗岩的主要力学性质;在数值试验加载至破坏过程中,裂纹数目以应力应变曲线峰值点为分界,峰后阶段产生的裂纹数占总裂纹数的60%～90%;张剪裂纹最初产生于试件两端,随着加载进行,裂纹向着试件中部发展贯通,最终形成宏观剪切破坏带;剪切裂纹的角度分布方向明显,与轴向加载方向相同;张拉裂纹角度分布则在轴向加载方向和水平方向上略显集中。研究结果可为矿山安全回采矿柱提供依据。 展开更多

关键词 花岗岩 单轴循环压缩 颗粒流数值模拟 裂纹演化

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基于颗粒流理论的层状非均质介质等效渗透系数研究 被引量：3

14

作者 陈小茜 曾斌 +2 位作者 王春晖 郑束宁 彭丁茂 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期7-12,共6页

在评价由于渗流引起的滑坡、塌陷等地质灾害时,由于地层结构的复杂性,导致其渗透系数难以准确获取。文章根据达西定律,利用基于颗粒流理论的数值模拟方法,对地下水流线与层状非均质介质层面成任意角度的情景进行模拟,分别选择地下水流... 在评价由于渗流引起的滑坡、塌陷等地质灾害时,由于地层结构的复杂性,导致其渗透系数难以准确获取。文章根据达西定律,利用基于颗粒流理论的数值模拟方法,对地下水流线与层状非均质介质层面成任意角度的情景进行模拟,分别选择地下水流线斜交、垂直和平行层状非均质介质层面等三种工况,定量计算含水层的等效渗透系数,模拟得到的渗透系数和基于等效渗透理论的计算值基本吻合。结果表明:颗粒流模拟方法在求取复杂地质条件下的等效渗透系数时,具有更强的实用性,可为复杂地质条件下工程建设中因渗流导致的灾害等问题的研究提供理论依据和参考。 展开更多

关键词 等效渗透系数 颗粒流数值模拟 渗流 层状非均质介质

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冲击方向影响下“天然”破裂砂岩强度特性研究

15

作者 石浩 张后全 +3 位作者 宋雷 李明 林钢 陆鹏举 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第1期274-286,共13页

研究冲击方向影响下“天然”破裂砂岩强度特性保障地下工程结构的长效稳定具有重要意义。首先通过双轴压缩模拟试验获取“天然”分布的裂隙,并分析不同围压下裂隙的分布特征;然后,对“天然”分布裂隙进行提取,对其整体旋转0、90°、... 研究冲击方向影响下“天然”破裂砂岩强度特性保障地下工程结构的长效稳定具有重要意义。首先通过双轴压缩模拟试验获取“天然”分布的裂隙,并分析不同围压下裂隙的分布特征;然后,对“天然”分布裂隙进行提取,对其整体旋转0、90°、180°及270°并移植至SHPB(split hopkinson pressure bar)颗粒流数值模型;最后,通过模拟动力加载研究“天然”破裂砂岩的冲击强度与双轴压缩强度、裂隙分布信息、冲击方向等因素之间的对应关系。结果显示:1)当双轴压缩围压较低时,试件滑移面相对清晰;随着围压的增加,滑移面的识别难度加大。2)随着双轴压缩轴压水平及围压的增加,试件冲击强度及其对应的时间基本均呈减小趋势;冲击强度大于20 MPa的试件,其应力–时间曲线在峰前弹性阶段的切线斜率基本一致。3)当冲击方向与双轴压缩最大主应力方向垂直时,裂隙数量对冲击强度的影响更显著;当冲击方向与双轴压缩最大主应力方向平行时,裂隙数量对冲击强度的影响相对较弱。4)为深入分析裂隙数量对试件冲击强度的影响,提出分布裂隙数量反值的概念;在不同冲击方向下,分布裂隙数量反值与冲击强度随试件双轴压缩强度的变化基本同步。5)冲击强度对冲击方向的依赖性与宏观破裂面具有重要关联;宏观破裂面的存在能够有效阻隔应力在试件中的传递,从而在不同冲击方向下改变冲击应力的传播路径及范围。 展开更多

关键词 冲击方向 “天然”分布裂隙 强度特性 颗粒流数值模拟 裂隙提取、旋转及移植

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颗粒摩擦因数对胶结砂岩力学特性的影响 被引量：10

16

作者 许明 刘先珊 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期299-305,共7页

为确定胶结砂岩的力学参数,探讨岩体破坏机理,采用细观力学分析方法,建立三维颗粒流数值模型,对胶结砂岩的剪切特性进行模拟。根据应力应变曲线以及平行黏结分布和接触网络变化说明胶结砂岩不同于无黏结砂岩的破坏机理,验证数值模型的... 为确定胶结砂岩的力学参数,探讨岩体破坏机理,采用细观力学分析方法,建立三维颗粒流数值模型,对胶结砂岩的剪切特性进行模拟。根据应力应变曲线以及平行黏结分布和接触网络变化说明胶结砂岩不同于无黏结砂岩的破坏机理,验证数值模型的可行性,分析不同胶结半径比的砂岩模型的应力比、体应变、配位数和平行黏结破坏数的变化规律。计算结果表明:胶结半径一定时,不同摩擦因数对岩样宏观力学特性的影响不同,特别是随着胶结半径比的减小,颗粒间摩擦力在胶结砂岩受力过程中占主导作用,对砂岩抗剪能力起着决定作用,不同摩擦因数对胶结砂岩力学特性的影响较大。颗粒摩擦因数对胶结砂岩数值试验中的力学行为有着重要的影响,是准确选择三维颗粒流模型细观参数的关键。 展开更多

关键词 颗粒流数值模拟 胶结砂岩 剪切试验 颗粒摩擦因数

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基于柱坐标系的油井出砂三维数值模型设计与研究 被引量：8

17

作者 刘先珊 许明 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期871-878,共8页

根据实际储层砂岩的物性和射孔试验特征,从岩土力学的角度基于柱坐标系建立三维颗粒流(PFC3D)数值模型。综合考虑流体压力梯度力和拖曳力产生的流固耦合效应,运用几何学方法研究油井出砂过程中的砂岩模型变化。数值计算与理论分析比较... 根据实际储层砂岩的物性和射孔试验特征,从岩土力学的角度基于柱坐标系建立三维颗粒流(PFC3D)数值模型。综合考虑流体压力梯度力和拖曳力产生的流固耦合效应,运用几何学方法研究油井出砂过程中的砂岩模型变化。数值计算与理论分析比较可知流体运动效应不可忽略,两者的应力分布曲线相吻合,验证了数值模型的可行性和适用性。另外,外界条件一定时,砂岩模型的应力分布、黏结颗粒性态、颗粒位移和流体对单颗粒作用力结果显示不同的单元划分对数值计算结果的影响不大,说明该数值模型的收敛性和稳定性。由此可见,提出的三维数值模型能较好地反映砂岩出砂过程中的宏细观力学特性,为准确理解砂岩出砂的力学机理提供了重要的研究思路和研究手段。 展开更多

关键词 柱坐标系 三维颗粒流数值模型 油井出砂 流固耦合 可行性 稳定性

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基于三维流-固耦合模型的油井出砂细观机制研究 被引量：9

18

作者 刘先珊 许明 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2363-2370,共8页

油井出砂机制的研究是提高油藏产能和石油开采成本减小的关键课题,而常规的宏观力学理论和方法不能全面反映油藏开采过程中油井出砂的发生和发展。鉴于砂岩储层的物理性质和射孔试验特征,从岩土力学的角度建立基于柱坐标系的三维颗粒流... 油井出砂机制的研究是提高油藏产能和石油开采成本减小的关键课题,而常规的宏观力学理论和方法不能全面反映油藏开采过程中油井出砂的发生和发展。鉴于砂岩储层的物理性质和射孔试验特征,从岩土力学的角度建立基于柱坐标系的三维颗粒流数值模型,与理论分析成果进行比较,以说明该细观数值模型可行性,有效地模拟出砂过程中的渗流及流-固耦合效应。在该基础上,综合考虑流体压力梯度力和拖曳力,基于PFC3D模型模拟流体不同运动时的砂岩性态。数值分析得到的模型宏观应力图形说明流体运动对砂岩力学特性的影响不可忽略,且在相同条件下,流量越大,砂岩的塑性区越大,形成砂岩破坏出砂的几率也越大。同时,不同工况的砂岩黏结分布和颗粒转动图形表明,相同条件下流量越大,颗粒间平行黏结破坏越多,颗粒转动越大,失去黏结约束的颗粒也越多,出砂量就越大,可见两种细观特征图形与宏观应力图形变化规律一致,该模型可用于油井出砂机制的研究,可为出砂量预测及出砂控制提供新的研究思路。 展开更多

关键词 柱坐标系 三维颗粒流数值模型 流-固耦合效应 出砂细观机制 细观特征

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考虑流固耦合效应的储层砂岩力学响应分析 被引量：1

19

作者 许明 刘先珊 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期147-152,共6页

用柱坐标系下的三维颗粒流数值方法研究储层砂岩的力学响应。通过实际颗粒级配的数值模拟与室内三轴试验对比,确定砂岩颗粒的细观力学参数,建立基于流固耦合效应的射孔试验模型。结果表明:砂岩的宏观应力反映了油藏流速对砂岩应力的增幅... 用柱坐标系下的三维颗粒流数值方法研究储层砂岩的力学响应。通过实际颗粒级配的数值模拟与室内三轴试验对比,确定砂岩颗粒的细观力学参数,建立基于流固耦合效应的射孔试验模型。结果表明:砂岩的宏观应力反映了油藏流速对砂岩应力的增幅,但均未超过储层砂岩的峰值强度,最大塑性区约为12.9 mm,显示局部化的砂岩破坏过程;胶结应力的变化表明流速大于3 m/s时,增幅明显的剪应力加速了砂岩的剪切破坏,且颗粒平动和转动加剧,说明砂岩的胶结破坏严重,离散颗粒数呈量级增大,塑性区扩大明显。考虑流固耦合效应的三维数值方法能有效反映油井出砂的力学特性,当油藏流动对砂岩起控制作用时,出砂几率显著提高。 展开更多

关键词 储层砂岩 力学响应 三维颗粒流数值模型 流固耦合效应 出砂

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金沙江白格滑坡运动过程特征数值模拟与危险性预测研究 被引量：37

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作者 周礼 范宣梅 +2 位作者 许强 杨帆 郭晨 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期1395-1404,共10页

2018年10月、11月于金沙江川藏交界处江达县波罗乡白格村先后发生两次体积约2400×10^4m^3和850×104m^3的滑坡,两次滑坡平均运动距离1400 m,堵塞金沙江形成堰塞湖。首次形成的堵江滑坡坝天然溃决,未造成人员伤亡;然而第2次滑... 2018年10月、11月于金沙江川藏交界处江达县波罗乡白格村先后发生两次体积约2400×10^4m^3和850×104m^3的滑坡,两次滑坡平均运动距离1400 m,堵塞金沙江形成堰塞湖。首次形成的堵江滑坡坝天然溃决,未造成人员伤亡;然而第2次滑坡堵塞第1次滑坡自然溃口,导致堰塞湖库容迅速增加到3. 85×10^8m^3。政府部门立即开展抢险工作,通过人工修建溢洪道的方法成功泄洪,极大程度上降低洪水风险。本文利用PFC^3D颗粒流软件模拟两次滑坡的发生、运动、堆积过程,并在反演结果的基础上对白格滑坡滑源区残留潜在不稳定部分未来失稳的运动路径和堆积范围进行预测,对其危险性进行科学评价。结果表明:(1)滑坡在重力作用下失稳,除了受初始势能的影响外,微地貌也是决定滑坡运动路径与距离的关键因素之一;(2) PFC^3D颗粒流数值模拟方法适用于类似于白格滑坡这类碎屑流类型的滑坡,两次滑坡反演得到的堆积厚度、堆积范围均与真实结果相近;(3)利用两次事件反演所得参数,可以预测若滑源区潜在不稳定部分同时失稳,则形成约70 m高的滑坡坝,可能再次堵塞金沙江。 展开更多

关键词 白格滑坡 滑坡-碎屑流 堰塞湖 颗粒流数值模拟 危险性预测

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