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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
马兴莹 成小雨 程成
随着我国煤层开采深度不断增加，由于煤层低渗透性导致的瓦斯抽采效率问题愈发严重，常规的瓦斯抽采措施已经不能满足现状。结合煤层瓦斯地质赋存条件和定向钻进技术特点，开展了分段水力压裂煤层增透技术，可有效解决上述问题，其关键在于水力压裂在岩层中所产生的新生裂缝能否顺利进入煤层并提供瓦斯抽采通道。该研究以沁水煤田某矿煤层顶板特征为背景，开展了地应力差、煤岩界面和泵注排量条件下的分段水力压裂实验，分析了分段水力压裂过程中试样生成裂缝发育规律及应力变化规律。研究结果表明：分段水力压裂过程中，第二段压裂效果受到第一段压裂所产生的裂缝影响，且泵注排量的增加会显著提高新生裂缝的发育扩展及连通度，有效改善了煤层透气性；整个压裂过程中应力变化曲线可以分为Ⅰ憋压阶段、Ⅱ裂缝扩展阶段、Ⅲ应力恢复阶段，其煤岩界面强度越高，越有利于岩层中新生裂缝扩展到煤层中。研究揭示了在地应力、煤岩界面和泵注排量影响下分段水力压裂过程中诱导应力的作用规律和裂缝扩展机制，实验结果对分段水力压裂煤岩层增透机理及其施工工艺参数设计具有一定的借鉴意义。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李波 时振 魏建平 张飞燕
在自主研发真三轴煤岩体压裂渗流实验系统基础上，设计了一套真三轴煤岩体水力压裂实验方法。该实验方法从基本理论出发，结合工程实际设计实验方案，在实现数据采集、处理操作简单化的同时，实现了理论与实践的结合。该实验系统可根据工程实际地应力数据设计实验室真三轴水力压裂实验应力状态参数，探讨压裂液恒流、恒压及变排量注入方式对注入压力-时间曲线、水压裂缝形态的影响机制。通过本实验教学可以让学生进一步了解矿井下地应力场分布规律。同时，该实验系统可拓展性较强，能够激发学生的主观创新思维。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张凯 张黎明 蒋佩吟 岳丽宏 周星宇 戴勤洋 蔺靖淇
水力压裂是油田提高勘探开发效率的核心技术之一，电磁监测是评估水力压裂效果的有效测量手段。该文升级改造了传统裂缝监测装置，搭建了基于电磁法的水力压裂裂缝在线监测实验教学平台，平台包含多种裂缝模型，且能合理设计各裂缝模型参数，以油田现场压裂裂缝监测问题为导向，灵活优化组合裂缝模型，使用COMSOL数值模拟及可视化方法，在实验室探索压裂裂缝参数与电磁监测信号间的规律，为反演有效裂缝参数提供理论依据。该实验项目具有前沿性、学术研究性和应用性选题特点，可以提升学生自主创新能力和实践探究能力。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
剧锦三 蒋秀根 庄金钊
基于ANSYS编制的自动分析软件,用子结构方法自动建立实验模型的有限元分析模型,完成子结构间的无缝连接,通过计算由2个子结构组成的模型并扩展包含裂缝的子结构的解得到应力强度因子。应用算例计算结果表明,子结构方法与整体模型方法的计算结果相同,而子结构方法占用机时少约40%;计算结果与实验结果十分接近。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈波 张华 陈永灿 李永龙 熊劲松
基于计算机视觉的混凝土裂缝自动检测方法逐渐成为大坝、廊道和引水隧洞等水工结构场景检测任务的主流选择。然而,目前大多数方法在裂缝特征提取过程中均存在不同程度的损耗,缺乏针对性的补偿措施,导致最终检测效果不佳。该文提出了一种基于特征增强的水工结构裂缝语义分割方法,主要用于解决混凝土水工结构裂缝高精度语义分割问题。该方法通过对裂缝数据进行统计学分析,获取裂缝像素与非裂缝像素关系及其对应分布情况;采用ResNet-152特征提取网络提取裂缝图像抽象语义信息,并根据统计分析结果对高维特征进行区域聚集,构建自注意力模块,增强模型对裂缝的定位性能;结合裂缝信息分布情况,对网络损失函数进行优化,增加裂缝特征对总体损失值的贡献率,提升模型对裂缝的识别精度。该文采用智能化设备获取大坝和廊道2种水工结构场景的图像数据,图像数据经图像预处理和标注整理后获得的裂缝图像和标签共3000张;将由训练获得的分割模型在测试集上进行测试,裂缝像素准确率、召回率、交并比和总像素准确率分别达92.48%、86.52%、80.82%和99.79%。该文提出的分割方法在水工结构裂缝检测方面具有一定应用研究价值和推广意义。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李沁 代朝辉 卢渊 伊向艺 陈文玲 刘旭 吴元琴
非常规油气储层物性特征差、应力条件复杂，水力压裂是提高非常规油气勘探开发效率的关键技术之一。该文研制了轴向应力独立加载的全直径岩心水压致裂超声波检测装置，实验装置包含多套独立加压系统，可以模拟实际地层的复杂应力条件，并根据声发射实时检测岩石破坏特征。基于实验装置开展了30°、45°、60°天然裂缝的岩心进行复杂应力条件下的水力压裂实验，实验结果表明：含45°天然裂缝的岩心相较于其他角度稳定性最差，压力达到14.1 MPa时产生破裂，声发射特征明显；天然诱导应力干扰下，水力裂缝逼近时扩展路径发生偏移，随着天然裂缝角度增大，偏移更加明显。该实验装置可以为复杂应力的储层增产改造提供理论依据。
关键词：
复杂应力 天然裂缝 水力压裂 声发射特征
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
高瑞霞 剧锦三 蒋秀根 庄金钊
为避免采用阶段策略时模型简化可能导致的柱型薄壁结构中裂缝边缘有凸起变形时应力强度因子的计算误差 ,分析了采用该方法 ,柱型薄壁结构裂缝边缘有无凸起变形时二维与三维模型所得应力强度因子的特点和局部模型尺寸对应力强度因子的影响。结果表明 :1)裂缝边缘有无凸起变形时应力强度因子有很大差别 ,裂缝半长为 133 4mm时 ,三维模型裂缝边缘的径向凸起变形为 4 1mm ,应力强度因子为 4 4 99MPa·mm1/ 2 ,是无凸起变形时应力强度因子 (194 9MPa·mm1/ 2 )的 2 3倍。 2 )裂缝较短 (13 34mm)时 ,二维与三维模型得到的应力强度因子十分接近 ;裂缝越长 ,差...
[期刊] 建筑经济
[作者]
张学敏
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块砌体裂缝防治●张学敏我市使用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块的历史较长，过去用于辅助建筑较多，近几年来发展较快，不但在民用建筑中使用，而且在工业建筑中也使用。通过对我市使用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块的调查，发现人们按使用粘土砖的办法去使...
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
张成军 陈尧隆 李宇 王坚
根据混凝土开裂机理,对管道裂缝产生原因、机制及防治措施进行了分析。结果认为,干缩变形、温度变形、结构应力等是管道裂缝产生的主要原因;不同部位裂缝的产生机制及防治措施不尽相同,虽然有些裂缝难以避免,但可通过有效防治使其处于微裂状态,而不致影响管道寿命。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
范星宇 刘海明 王希辉 王美乾 吴永红 丁文云
岩石中普遍存在各向异性裂隙，其中单节理作为一种简单基础的裂隙结构，其力学行为研究可为评价和预测更复杂岩石体系的力学性能奠定基础。为研究单节理岩石的微观裂缝演化机制与规律，探究其对宏观力学参数和破坏特征的影响，该文以滇中引水工程大理段香炉山隧洞的节理岩体为研究对象，采用二维颗粒流数值程序对完整岩石和单节理岩石进行单轴压缩模拟试验，分析节理长度及倾角的变化对宏观力学参数和破坏特征的影响。结果表明：单节理岩石的节理越长、倾角越小，单轴抗压强度、峰值应变和弹性模量越小；节理越长，节理倾角对峰值应力、峰值应变和弹性模量的敏感性越高；试样大多呈张拉破坏，裂纹萌生顺序为翼裂纹、剪切裂纹、次生剪切裂纹和远场裂纹；随着节理倾角增大，起裂位置由节理中部向尖端转移，起裂方向由垂直于节理倾向转为平行于节理倾向；节理长度越长，破坏形成的主拉裂纹越少，裂纹类型越简单，翼裂纹起裂越早，剪切裂纹起裂越晚。
关键词：
单节理岩体 离散元法 裂纹扩展 破坏机制
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
高笑 李宗利 李洋
【目的】研究裂缝对渗流场影响的数值模拟方法,为岩石、混凝土等材料裂缝渗流场的变化研究提供支持。【方法】在等效连续介质模型框架下提出渗透系数张量修正法,并基于流量等效原理推导出修正单元的渗透系数张量矩阵。应用有限元分析软件,分别建立裂缝位于构件边界和构件内部时的分析模型,应用渗透系数张量修正法得到的渗透系数张量表达式定义裂缝单元的渗透特性,将模拟所得渗流场与裂缝真实存在的数值分析结果进行比较,并通过改变修正单元的尺寸分析渗透系数张量修正法对单元尺寸的依赖性。【结果】修正单元为10倍裂缝宽度时,与精确解相比,各分析模型所得渗流量及相应断面孔隙水压的误差均小于0.5%。就单元尺寸依赖性而言,为满足工...
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
李萌 由士权 康绍斌 程晓辉 郭红仙
微生物封堵技术研究表明可以通过向岩土中微生物提供营养物质从而在较短时间形成封堵。该文对砂土中混凝土裂缝利用微生物封堵法进行试验,设置两个试验组灌入不同的营养物质,分别记录试验过程中的环境温度和湿度,对流出液的pH值、电导率、氧化还原电位、OD600及不同种类微生物数量变化进行了检测。结果表明:在灌入不同营养物质25d后,试块均发生较明显的封堵现象,单位时间内的流量有了显著降低,其中一个灌注马铃薯提取物的试验模型由平均85mL/h下降至0.5mL/h,另一个灌注加铁的马铃薯提取物的试验模型由平均70mL/h下降至0.3mL/h。研究结果证实了微生物代谢在砂土中混凝土裂缝封堵过程中发挥了重要作用。
关键词：
渗漏 微生物封堵 混凝土 砂土
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
姜国辉 沈冰 李玉清 李雷
白石水库大坝为碾压混凝土重力坝,因工期和导流的需要,在浇筑大坝基础垫层混凝土时,有的部位安排在秋季浇筑,有的部位安排在春季浇筑,浇筑完毕后即放入河水进行保护,且均在水下越冬。在恢复浇筑混凝土前,对这些基础垫层混凝土进行了全面检查,发现有些坝段出现了裂缝,而有些坝段没有出现裂缝。通过对原始资料的研究分析,查到了产生裂缝的主要原因,并采取了切实可行的处理方法,同时为今后类似工程的设计与施工提供了参考。
关键词：
白石水库 垫层混凝土 裂缝 内外温差
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
杜洋 张进 王豪 周凡 刘元琦
为了保障输氢管道的服役安全，并满足氢能领域的人才培养需求，该文研制了输氢管道极限承载与裂纹动态扩展实验平台，设计了水压和气压加载两种工作模式，并设置万帧高速相机记录裂纹扩展过程提升实验精度。通过对6061-T6铝合金和304不锈钢两种典型材质管道进行测试，结果表明实验平台可有效测量不同初始缺陷条件下管道的极限承载压力、裂纹扩展长度和瞬态速率。学生通过该实验平台可深入了解输氢管道瞬态失效行为，借助平台培养了学生的动手和分析解决问题的能力。
关键词：
氢气管道 承载能力 裂纹扩展 实验平台
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