發(fā)布時(shí)間：2020-10-27 15:12

　　 寒區(qū)長(zhǎng)期凍融風(fēng)化作用對(duì)巖石力學(xué)性能的影響是巖石力學(xué)和工程地質(zhì)研究的前沿問(wèn)題,同時(shí)凍融風(fēng)化作用產(chǎn)生的裂隙(裂縫)對(duì)含油氣盆地油氣地質(zhì)條件具有重要的影響,然而對(duì)于凍融風(fēng)化后巖石力學(xué)性能、裂隙演化及其對(duì)油氣儲(chǔ)集的影響還處于探索階段,是國(guó)際石油地質(zhì)和工程地質(zhì)研究的前沿問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題,論文通過(guò)系統(tǒng)試驗(yàn)與模擬,在探討凍融風(fēng)化對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)、裂隙發(fā)育機(jī)制基礎(chǔ)上,結(jié)合高寒凍土區(qū)羌塘典型含油氣盆地分析,探討凍融裂隙對(duì)天然氣水合物儲(chǔ)集條件的影響和控制作用。論文通過(guò)凍融試驗(yàn)、無(wú)損檢測(cè)、沖擊壓縮試驗(yàn)、數(shù)值模擬、本構(gòu)方程建立、巖芯觀察等方法總結(jié)歸納,取得了以下主要認(rèn)識(shí):(1)通過(guò)對(duì)凍融風(fēng)化成因以及凍融損傷細(xì)觀研究,提出巖石的凍融風(fēng)化是由巖性、水飽和度、凍融循環(huán)次數(shù)、周期和溫度等綜合因素耦合的復(fù)雜劣化過(guò)程;其宏觀表現(xiàn)為孔隙和微裂隙的發(fā)育,并建立了凍融循環(huán)與裂隙發(fā)育的關(guān)系。(2)通過(guò)對(duì)凍融損傷巖石試件的力學(xué)試驗(yàn),認(rèn)為凍融風(fēng)化作用對(duì)巖石抗壓強(qiáng)度具有明顯弱化效應(yīng);應(yīng)變率和圍壓對(duì)抗壓強(qiáng)度具有明顯強(qiáng)化效應(yīng)。(3)通過(guò)對(duì)凍融循環(huán)后巖石沖擊壓縮試驗(yàn)的數(shù)值模擬,得出單軸沖擊壓縮試件軸心受壓、軸向壓縮的同時(shí)徑向膨脹,其拉伸應(yīng)變達(dá)到極限而出現(xiàn)劈裂破壞;進(jìn)而提出圍壓作用可抑制或暫緩試件的破碎、并能有效提高巖石抗壓強(qiáng)度。(4)依據(jù)巖石的損傷演化理論,結(jié)合試驗(yàn)研究和數(shù)值分析的成果建立了統(tǒng)計(jì)損傷演化方程;并基于元件模型的思想,構(gòu)建出一套包括單軸和有圍壓存在的考慮凍融損傷因素的粘彈塑性動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型。通過(guò)改進(jìn)的差分進(jìn)化和梯度下降法對(duì)建立的動(dòng)態(tài)本構(gòu)方程進(jìn)行參數(shù)識(shí)別運(yùn)算,反演分析確定特征參數(shù),并通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性。(5)通過(guò)凍融試驗(yàn)和裂隙發(fā)育演化研究,結(jié)合羌塘盆地鉆井巖芯裂隙和滲透率、孔隙度分析,識(shí)別出4類與凍融作用有關(guān)的裂隙,初步得出了各類裂隙的識(shí)別標(biāo)志和識(shí)別方法,提出凍融風(fēng)化作用產(chǎn)生的裂隙對(duì)盆地儲(chǔ)集物性具有顯著的影響,盆地在310-350m巖石滲透率和孔隙度的快速增加主要受凍融作用產(chǎn)生的裂隙控制,并且在盆地具有普遍性。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：P618.13
【部分圖文】：

０?０?４００?ｇＯＯｋｎｉ?Ｉ??ｙｒｙ?Ｄ－Ｍ）?＊０－１８?＊Ｄ－７?＼??Ｖ２０Ｖ２４??１?Ｖ??２ｆｆ．?ｇ：繼?ｍＳ１－?＇ｔＴＴ??■■卨原ｆ法釹多年凍丨?？？??－￣￣ＴＴ－??＿島狀多年凍１?ｊＳ?７??■山地多年ｉｌＬＬ?ｊ＾７?丨?’??□中－深李節(jié)凍上（＞ｉ＿?ｙ＾ｙ???；????ｔ＝ｌ淺李Ｗ凍ＨＣＩｎ＾?，“她??－＊?Ｍ??Ｈ（ｆ?ｍ?１（Ｋ＞?１１汴?Ｉ２（ｆ?由海及／Ｌ?段線?Ｉ３０°Ｆ：??圖１－１我國(guó)常年凍土區(qū)和季節(jié)性凍土區(qū)分布圖（引自武立波等，２０１５）??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｍａｐ?ｏｆ?ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ?ａｎｄ?ｓｅａｓｏｎａｌ?ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ?（ｑｕｏｔｅ?ｆｒｏｍ?武??立波等，２０１５）??凍融風(fēng)化是引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要因素之一（Ｂｒｉｄｅａｕ，?２００６；?Ｍａｔｓｕｏｋａ，?２００８；??Ｚｗｉｓｓｌｅｒｅｔａｌ．，２０１４）。由凍融風(fēng)化引起的巖石劣化是最為普遍的現(xiàn)象，其中常見(jiàn)??的凍融災(zāi)害有凍脹和融沉、凍融塌陷、凍融滑塌等，對(duì)重大工程造成顯著影響，??如我國(guó)西北地區(qū)地下輸油管線因凍脹導(dǎo)致變形、開(kāi)裂，對(duì)經(jīng)濟(jì)造成了巨大損失；??青藏公路的隧道圍巖也不同程度的出現(xiàn)了凍脹開(kāi)裂等現(xiàn)象（馬靜嶸，２００４）。風(fēng)??化后的巖石在風(fēng)荷載、爆炸振動(dòng)施工荷載、交通運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)動(dòng)荷載、地震作用等??動(dòng)荷載作用下，極易造成區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害防護(hù)結(jié)構(gòu)體系失效而產(chǎn)生滑坡或崩塌，工??程結(jié)構(gòu)開(kāi)裂失效等危害。不論爆破開(kāi)挖，還是防爆、抗震工程中的巖體都處于復(fù)??雜應(yīng)力狀態(tài)，其危險(xiǎn)狀態(tài)取決于三個(gè)主應(yīng)力的

?第二章巖石的力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)???采用雙面打磨機(jī)進(jìn)行精細(xì)加工，保證平行度誤差小于〇．〇５ｍｍ，試件高度、直徑??的誤差不大于〇．３ｍｍ，端面垂直于試件軸線的最大偏差不超過(guò)０．２５°，如圖２－１。??本試驗(yàn)根據(jù)工況需求，靜力試驗(yàn)每個(gè)工況重復(fù)兩次，分別加工花崗巖和砂巖試件??各３６個(gè)，共計(jì)７２個(gè)。動(dòng)力試驗(yàn)每個(gè)工況重復(fù)三次，分別加工兩種巖石各１６２??個(gè)，共計(jì)３２４個(gè)。??．。：Ｔ?１Ｔ??：ｆ?：■?ｆ?慧??�。圩gＪ??４?Ｓｉａｍ?４８ｍｍ??（ａ）花崗巖?（ｂ）砂巖??（ａ）?Ｇｒａｎｉｔｅ?（ｂ）?ｓａｎｄｓｔｏｎｅ??圖２－１靜、動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試件??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｔａｎｄａｒｄ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ?ｆｏｒ?ｓｔａｔｉｃ?ａｎｄ?ｄｙｎａｍｉｃ?ｔｅｓｔｓ??飽水試件的制備時(shí)，把選好的干燥試件放入抽真空干燥皿（圖２－２）中，用??凡士林對(duì)抽真空干燥皿進(jìn)行密封，以Ｏ．ＩＭＰａ壓力抽取容器中的空氣２ｈ，然后將??試件在蒸餾水中持續(xù)抽氣４ｈ至表面無(wú)氣泡溢出，再浸泡２４ｈ以上至飽和。??２０??

?中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）博士學(xué)位論文???Ｑ??，雇警??圖２－２真空皿??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｖａｃｕｕｍ?ｖｅｓｓｅｌ??２．３凍融循環(huán)試驗(yàn)技術(shù)??我國(guó)作為世界上寒區(qū)面積覆蓋最廣的國(guó)家之一，凍融風(fēng)化作用給寒區(qū)工程帶??來(lái)諸多困難。凍融風(fēng)化損傷是指有水存在的巖和土受晝夜溫差及季節(jié)交替在零攝??氏度上下變化而對(duì)原結(jié)構(gòu)造成的風(fēng)化損傷。其主要危害是對(duì)建筑地基、隧道、路??基、地下輸油管道、地下儲(chǔ)油庫(kù)以及其它地下工程等存在凍融腐蝕、凍脹開(kāi)裂等??損傷軟化作用引起的安全隱患。對(duì)于凍融循環(huán)試驗(yàn)，最主要的三個(gè)指標(biāo)是凍融溫??度、凍融時(shí)長(zhǎng)、凍融循環(huán)（ＦＴ）次數(shù)，不同的指標(biāo)會(huì)產(chǎn)生不同的試驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)??過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者長(zhǎng)期大量的試驗(yàn)，對(duì)凍融循環(huán)試驗(yàn)條件歸納如表２－２：??表２－２凍融循環(huán)試驗(yàn)方案歸納總結(jié)（引自申艷軍，２０１６）??Ｔａｂｌｅ?２－２?Ｓｕｍｍａｒｙ?ｏｆ?ｆｒｅｅｚｅ－ｔｈａｗ?ｃｙｃｌｅ?ｔｅｓｔ?ｓｃｈｅｍｅ?（ｑｕｏｔｅ?ｆｒｏｍ?申艷軍，２０１６）??凍結(jié)?凍結(jié)?融化?融化??ＦＴ??巖性?溫度?時(shí)間?溫度?時(shí)間?參考文獻(xiàn)??（次）??（°Ｃ）?（ｈ）?（°Ｃ）?（ｈ）??楊更社和蒲毅彬，??砂巖、頁(yè)巖、煤?－２０?１２?２０?１２?２０??２００２??花崗巖?－３６．５?４?２０?４?２０?劉成禹等，２００５??紅砂巖、頁(yè)巖?－２０?１２?２０?１２?３０?徐光苗和劉權(quán)聲，??２１??
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 母劍橋;裴向軍;黃勇;閔維康;;凍融巖體力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2013年01期

2 姜軍;杜澤鵬;周榮磊;孫慶豐;;北方某電站溢流面凍融剝蝕破壞處理[J];東北水利水電;2020年02期

3 張晨曦;石蓮花;金有訓(xùn);馬瑞敏;劉書(shū)筠;劉佳佳;張文麗;呂虹;張國(guó)軍;康熙雄;;血清反復(fù)凍融對(duì)25-羥基維生素D水平的影響[J];國(guó)際檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志;2020年08期

4 姜明陽(yáng);張彬;;凍融腐蝕共同作用下澆注式瀝青混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度演化規(guī)律研究[J];硅酸鹽通報(bào);2016年03期

5 張瑞芳;王瑄;范昊明;周麗麗;武敏;劉艷華;;我國(guó)凍融區(qū)劃分與分區(qū)侵蝕特征研究[J];中國(guó)水土保持科學(xué);2009年02期

6 川村雅文 ,韓圣 ,侯阿娜;肺癌的凍融壞死療法[J];日本醫(yī)學(xué)介紹;2004年02期

7 雷漢忠;凍融土的工程性質(zhì)及利用[J];煤礦設(shè)計(jì);1994年06期

8 鄧會(huì)江;田正宏;劉代鴻;;凍融—碳化交替作用下混凝土耐久性試驗(yàn)分析[J];水電能源科學(xué);2012年11期

9 祝青;;人工快速解凍的凍融土與正常土性質(zhì)對(duì)比分析評(píng)價(jià)[J];工程與建設(shè);2011年04期

10 曹文雷,向祖瓊,王益鑫;應(yīng)用雙向電泳分析精子凍融前后蛋白改變的初步研究[J];中國(guó)男科學(xué)雜志;2003年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李宇白;凍融風(fēng)化對(duì)巖石力學(xué)性能和油氣儲(chǔ)集條件的影響作用研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2020年

2 段安;受凍融混凝土本構(gòu)關(guān)系研究和凍融過(guò)程數(shù)值模擬[D];清華大學(xué);2009年

3 路亞妮;裂隙巖體凍融損傷力學(xué)特性試驗(yàn)及破壞機(jī)制研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

4 王艷樹(shù);超低溫凍融對(duì)近紅外光譜法測(cè)定土壤磷、鉀含量的影響[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

5 Sher Ali;反復(fù)凍融對(duì)雞胸肉品質(zhì)的影響[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

6 黃勇;高寒山區(qū)巖體凍融力學(xué)行為及崩塌機(jī)制研究[D];成都理工大學(xué);2012年

7 徐光苗;寒區(qū)巖體低溫、凍融損傷力學(xué)特性及多場(chǎng)耦合研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2006年

8 陳思佳;凍融環(huán)境對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響[D];上海交通大學(xué);2013年

9 李杰林;基于核磁共振技術(shù)的寒區(qū)巖石凍融損傷機(jī)理試驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2012年

10 朱方之;受凍融混凝土耐久性及荷載耦合下鋼筋混凝土粘結(jié)性能研究[D];西安建筑科技大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 晉凌云;腫瘤壞死因子-α在凍融嗜中性粒細(xì)胞介導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷中的作用[D];中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院;2003年

2 蘇文生;淮南劉莊煤礦主井人工凍融土地基的計(jì)算及數(shù)學(xué)模型研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2006年

3 于猛;凍融—酶法相結(jié)合的生物質(zhì)預(yù)處理研究[D];陜西科技大學(xué);2013年

4 婁云;吉林前郭凍融期鹽堿水田土壤碳變化及儲(chǔ)量研究[D];吉林大學(xué);2014年

5 母劍橋;循環(huán)凍融條件下巖體損傷劣化特性及其致災(zāi)效應(yīng)研究[D];成都理工大學(xué);2013年

6 于長(zhǎng)江;凍融環(huán)境下普通混凝土的多軸破壞準(zhǔn)則[D];大連理工大學(xué);2004年

7 邢闖鋒;凍融節(jié)理巖體損傷斷裂特性及有限元分析研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2014年

8 聶銘君;土壤凍融信息獲取方法及其傳感器研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2014年

9 任德杰;γ射線照射和反復(fù)凍融對(duì)于肌腱生物力學(xué)的影響[D];青島大學(xué);2012年

10 張媛媛;凍融人卵巢組織體外培養(yǎng)和移植的實(shí)驗(yàn)研究[D];安徽醫(yī)科大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2858689