三轴实验

摘要： 对于冲击地压数据的不准确性,采用多传感器信息融合方法来精度处理采集到的实验数据。应用法国ROCK600-50三轴实验设备,获取需要处理的应力数据。对应力数据先后采用加权平均法与Elman神经网络进行融合比较,确定方法可行性,进而分析此方法的融合结果和融合误差范围。重复7组仿真实验对比,最后得出岩石形变到破裂三个区间的融合误差率范围分别为0.2、0.05和0.1。使用该方法融合应力数据,误差率较小,为冲击地压数据融合奠定一定基础。

摘要： 实验教学是创新人才培养的重要途径,然而目前高校实验教学受到实验仪器短缺、实验周期过长、试错机会缺乏等弊端,限制了大学生实验试错的机会和思考问题、解决问题的能力。为解决传统实验教学中存在的问题,将虚拟现实(Virtual Reality, VR)技术与工程实验课程相结合,构建了虚拟实验系统,探索了基于VR技术的实验教学在创新人才培养上的优越性。以土木工程中的三轴实验为例,提出了基于三轴VR实验系统的“以学为本”、“虚实结合”的创新人才培养实验教学模式,革新了实验教学课堂、提升了学生的兴趣,为改善传统实验教学的缺陷提供了新的解决方案。

摘要： 深部黏土的变形破坏与内部的能量演化密切相关,研究深部黏土在加载和卸载过程中的能量演化与损伤破坏规律对防治矿井井筒开挖造成的土体失稳破坏及后续的井筒安全评估具有重要的意义。本文进行了不同应力路径和不同应力速率下的黏土三轴试验。结果表明:在两种应力路径下,深部黏土的强度具有很强的应力速率相关性,在偏应力到达峰值之前,试样在弹性变形阶段主要以能量的存储为主,达到应力峰值之后,试样内部的能量转换主要以耗散能的增加和弹性能的释放为主,这也在后续的CT试验中得到证实。基于试验结果,对常用的两种损伤指标进行了计算对比,发现基于耗散能的损伤指标在两种应力路径下具有显著的差异,因而可以更好地描述土体损伤发展过程。在三轴卸围压剪切实验中,由于试样的卸围压效应,导致黏土试样在临近破坏前的损伤比三轴压缩试验发展更快,这也说明了卸载对于深部黏土的破坏比加载来得更突然。

摘要： 为了深入研究黄土细微观力学特性,采用基于离散单元法的PFC颗粒流数值模拟软件,模拟开展了不同围压条件下湿陷性黄土的常规三轴剪切实验,分析了围压对黄土试样的强度及应力-应变特性的影响。结果表明:围压对黄土的强度与力学特性影响明显,随着围压的增加,试样应力-应变曲线斜率和峰值明显增大,弹性模量随着围压的增加而增加;三轴压缩峰值强度与围压保持正线性相关,且拟合程度较高;随着围压的增加黄土试样体应变曲线不断下降,试样发生剪缩现象且随着围压的增加剪缩程度明显增大。

摘要： 基于现代信息网络技术,自主研发了多层次和多模块的土力学虚拟三轴实验教学平台,解决了传统三轴实验教学中存在的仪器设备数量不足、实验周期长、限制多等问题.利用虚拟实验平台,探索了虚实结合的实验教学模式,拓展了实验教学的时间、空间和深度,激发了学生的学习积极性和主动性.通过平台反馈信息,可以实时评估教学效果,有效提高了实验教学质量和水平.

摘要： 复合地层强度和变形特征与软硬岩层厚度比关系如何?选取合适的物理模型材料,采用人工浇筑方式制取复合地层模型样品.对不同厚度比复合地层样品开展一定围压条件下的三轴压缩力学试验,观测其应力-应变特征、裂纹变形扩展规律等力学性质.利用模型样品试验得到力学参数结果,设置Flac3D数值模拟参数值,然后按相同围压(15 MPa)下的复合地层设计方案开展数值模拟分析.与物理模型样品的室内力学试验结果进行对比发现,若不考虑结构面等因素,深部复合地层的力学性质由占多数比例的岩性所决定.随轴向应变增加,瞬时杨氏模量最初呈迅速下降状态,然后下降速度趋缓,直到最后趋近于一个恒定值1～2 GPa.泊松比变化曲线较复杂,反映不同厚度比复合地层的侧向应变与微破裂发展两者呈一定的正相关,且后者显现较明显.

摘要： 在"新工科"建设背景下,实践教育和实验教学日益受到重视.为提升"土力学"课程实验教学环节中三轴实验的教学效果,提出了实体演示和虚拟仿真相结合的三轴实验教学方法.其中,线下实体演示教学侧重于学生对仪器结构和功能、实验操作细节以及土体状态变化的理解,线上虚拟仿真教学则强调学生对实验操作步骤和相应基本理论知识的掌握.通过将实体演示和虚拟仿真教学手段相结合,互相补充,相得益彰,能够有效深化学生对相关知识的理解、掌握和运用.

摘要： 天然气水合物开采过程中,厘清储层力学参数的演化特征是进行工程地质风险评估的基础,但目前针对中国南海含天然气水合物泥质粉砂储层力学性质评价与测试相关研究的报道却鲜见.为此,以南海北部神弧海域W18/19矿体天然气水合物顶界沉积物为研究对象,用四氢呋喃(THF)水合物代替天然气水合物,以此来探讨泥质粉砂沉积物—天然气水合物混合体系的力学参数演化特征.研究结果表明:①在低质量丰度条件(小于等于16.7％)下泥质粉砂沉积物—天然气水合物混合体系呈现应变硬化破坏特征,抗剪强度、切线模量、内聚力随着水合物含量的增大而增大;②纯天然气水合物的应力—应变曲线表现出明显的脆性破坏特征,与低丰度条件下的泥质粉砂沉积物—天然气水合物混合体系破坏特征截然不同.进而提出了采用丰度(质量丰度或体积丰度)代替原有的砂质沉积物中饱和度概念来表征天然气水合物含量的建议,在考虑天然气水合物合成结束后泥质粉砂沉积物含水率影响的基础上,将泥质粉砂型天然气水合物—沉积物混合体系划分为纯沉积物、含天然气水合物沉积物、含沉积物天然气水合物和纯天然气水合物4种基本类型,以克服目前针对含天然气水合物泥质粉砂储层力学性质研究中所存在的不足.

摘要： 基于已有混凝土材料的相关研究,建立了陶瓷材料在动态载荷作用下的宏观本构模型.模型中状态方程采用多项式描述,强度面模型中考虑了压力相关性、Lode角效应、应变率效应、剪切损伤及拉伸软化等的影响.采用一个新的函数来描述陶瓷材料的强度面,其在较高压力下趋于一个平台值;并采用动态增强因子(DIF)考察剥除惯性效应后陶瓷材料的真实应变率效应.通过将模型预测的压力-体应变响应、准静态强度面以及应变率效应与相关实验数据进行对比,验证了该模型.单个单元测试模拟得到的结果与三轴实验数据以及侵彻实验数据高度吻合,进一步验证了此模型.为显示模型的优越性,还与JH-2模型的预测结果进行了比较.结果表明:所提出的本构模型能够很好地预测陶瓷材料在不同加载条件下的力学行为,且优于现有的模型.

摘要： 水泥石是一种由水泥骨架和孔隙组成的多孔介质,井下水泥凝固水化后,孔隙中还会有自由水存在,并且与地层相通,所以水泥石力学行为会受到地层孔隙水压和外部载荷的影响.为进一步揭示油气井实际工况下水泥石的力学性能,引入多孔介质力学理论,对水泥石力学性能进行三轴力学实验研究,获得相关参数,从而确定了考虑孔隙水压的水泥石摩尔-库伦破坏准则.实验以嘉华油井水泥作为研究对象,通过改变围压、排水条件以及孔隙水压获得水泥石的各项力学参数.结果显示,孔隙水压是影响水泥石破坏强度的重要因素;不考虑多孔介质力学的水泥石摩尔-库伦准则模型为非线性;考虑多孔介质力学理论的水泥石摩尔-库伦包络线为线性并获得准则公式.

摘要： 利用三轴实验对石灰岩和砂岩扩容过程中物理参数的实验结果进行分析表明：岩石存在裂纹稳定性传播与裂纹的非稳定性传播和宏观破裂过程;在前期研究三轴实验中横波速度极大值作为岩石应力门槛值的基础上，增添了横波的衰减系数的最小值，即品质因子的最大值作为新的判据;提出了裂纹稳定性传播阶段与裂纹的非稳定性传播阶段分界的特征是：横波的衰减系数、横波损伤因子、泊松比、体积应变曲线在该分界处出现拐点。将其归属于裂纹从局部微裂到宏观贯通时破裂的特征，该分界点处在岩石的应力门槛值与抗压强度之间。此项研究结果具有其广泛的应用价值。

摘要： 利用三轴实验对石灰岩扩容过程中物理参数的实验结果进行分析表明:岩石存在裂纹稳定性传播与裂纹的非稳定性传播和宏观破裂过程;在前期研究三轴实验中横波速度极大值作为岩石应力门槛值的基础上,增添了横波的衰减系数的最小值,即品质因子的最大值作为新的判据;提出了裂纹稳定性传播阶段与裂纹的非稳定性传播阶段分界的特征是:横波的衰减系数、横波损伤因子、泊松比、体积应变曲线在该分界处出现拐点。将其归属于裂纹从局部微裂到宏观贯通时破裂的特征,该分界点处在岩石的应力门槛值与抗压强度之间。此项研究结果具有其广泛的应用价值。

摘要： 本文在讨论曲线边缘识别的精度限制基础上,提出采用了识别角点的位置来测量土样变形，角点的识别必须考虑XY两个方向的图像数据来实现,因而取得了较高的精度，根据实验结果,用以前的算法得到的精度超过0.2像素,用角点识别的算法可以得到0.04像素的精度,在测量的最小采样时间不变的基础上精度提高了5倍。

摘要： 本发明涉及一种用于在单轴或三轴压缩试验时测量试样横向变形的卡圈(1)。根据本发明，所述卡圈由金属环(2)或由复合材料制成的环形成，它能夹住所述试样，它是打开的，并且它的自由端以距离Δ被隔开，所述卡圈还提供用于直接或间接测量所述环(2)的自由端(3)的间距Δ的装置(5)，它由线性变化差动变压器类型的传感器(6)构成。本发明也涉及一种用于能与所述卡圈配合操作的试样的保护套。

摘要： 本发明公开了一种用于深部软岩三轴非等温多相渗流实验系统的三轴夹持器，它包含一个夹持套(1)，该夹持套(1)整体为中空的管状结构，所述夹持套(1)的两端分别对称设置有可以与其旋接配合的轴向压力定位套(2)，该轴向压力定位套(2)整体为中空的管状结构，所述的轴向压力定位套(2)内设置有可贴合其内壁处密封滑动的轴向压力座(3)，该轴向压力座(3)的一端向外轴向延伸出定位轴(31)。本发明结构简单，能够进行复杂应力状态（三轴条件下）气‑水相对渗透率测定，为发展新的相对渗透率模型提供实验基础；实现不同轴向加载压力条件下渗透率和吸附解吸量的测定；实现不同实验条件下的气体渗流特性（包括较大渗流量和微渗流量）的测定。

摘要： 本发明涉及一种用于在单轴或三轴压缩试验时测量试样横向变形的卡圈(1)。根据本发明，所述卡圈(1)由金属环(2)或由复合材料制成的环形成，它能围住所述试样，它是打开的，并且它的自由端(3)以距离Δ被隔开，所述卡圈还提供用于直接或间接测量所述环(2)的自由端(3)的间距Δ的装置(5)，它由至少一个应力计(6)形成。

摘要： 本发明涉及一种用于在单轴或三轴压缩试验时测量试样横向变形的卡圈(1)。根据本发明，所述卡圈由金属环(2)或由复合材料制成的环形成，它能夹住所述试样，它是打开的，并且它的自由端以距离Δ被隔开，所述卡圈还提供用于直接或间接测量所述环(2)的自由端(3)的间距Δ的装置(5)，它由线性变化差动变压器类型的传感器(6)构成。本发明也涉及一种用于能与所述卡圈配合操作的试样的保护套。

摘要： 本发明公开了尾矿库检测用三轴渗流‑应力耦合实验装置及实验方法，属于土工试验技术领域。尾矿库检测用三轴渗流‑应力耦合实验装置，包括试验箱，滑动设置在工作腔内的主推杆；转动设置在试验箱上的箱门，主推杆和辅助推杆上均设置有供液管；供液腔通过增压组件与增压腔相连通，增压腔与处理腔之间通过稳压器相连通，动力腔内设有与增压组件相配合的驱动部；设置在处理腔内的调节盒，调节盒与稳压器相连通，调节盒内设置有温控组件，调节盒通过分流器与供液管相连通；本发明不仅仅可以单独进行其中的一项数据进行测试，也可以同时对两项或三项数据同时测试，增强实验数据的全面性和精确性，为现场作业提供更准确的参考价值。

摘要： 本发明公开了一种大尺寸真三轴水力压裂实验装置，包括真三轴伺服加载系统、泵压系统和水力压裂实时监测系统；所述真三轴伺服加载系统用于对页岩试件加载不同应力，以模拟页岩试件的真三轴受力状态；所述泵压系统包括注入泵和压裂管；所述水力压裂实时监测系统包括多个声发射传感器、微震传感器和流体压力探针传感器；所述页岩试件的尺寸：长1000~2000mm，宽500~1200mm，高400~1200mm，本发明还公开了一种大尺寸真三轴水力压裂实验方法。其能够真实模拟大尺寸页岩试件的真三轴应力加载，实时监测裂缝的形成、扩展演化过程及裂缝形态分布规律，为现场压裂涉及提供参考。

摘要： 本实用新型提供了一种真三轴水力压裂密封结构和高温真三轴水力压裂实验装置，密封结构包括：压板(10)和套管(20)；压板(10)内开设有压裂液流通孔道(11)，在压裂液流通孔道(11)的输送末端设置有中空压头(12)；套管(20)的一端插入岩石试样(30)的岩石孔眼(31)内，另一端的腔体内形成有配合面(23)，配合面(23)的形状与中空压头(12)的形状相匹配，中空压头(12)通过挤压配合面(23)与套管(20)形成密封，套管(20)通过挤压岩石试样(30)与岩石试样(30)形成密封。本实用新型提供的真三轴水力压裂密封结构能够在高温下依然保证密封的有效性，克服了密封胶液在高温环境密封可靠性较低及胶液候凝时间较长的问题。

摘要： 一种伪三轴保压加载装置，包括缸体(10)、上活塞杆(20)、下活塞杆(30)和环形油囊装置(4)，缸体(10)的上下连通的中空腔室从上到下依次包括上腔室(11)、上密封腔(12)、围压腔(13)、下密封腔(14)和下腔室(15)，环形油囊装置(4)置于围压腔(13)内，当环形油囊的环形内腔(410)充满介质时，环形油囊的外壁与围压腔(13)内壁贴合在一起，保真试样(7)置于由上活塞杆(20)的下端面、下活塞杆(30)的上端面和环形油囊的内壁围成的试样腔内，环形油囊的环形内腔(410)内设有多个测试装置。伪三轴保压加载装置可以容纳保真试样(7)并通过环形油囊装置(4)、和上、下活塞杆(20、30)对保真试样进行保压加载三轴实验，提高了实验数据的准确度和可靠性，有利于更加真实地研究岩石力学行为和测定岩石力学性能指标。

摘要： 本发明涉及一种用于岩石力学三轴实验的高效实验装置，包括实验舱，其从上到下依次由顶盖、套筒和底盖组成，顶盖和底盖分别设置在套筒上口和下口，套筒、顶盖和底盖共同形成大围压室，底盖分别设置总轴力加载装置和分块轴力加载装置，可以施加向上的加载力，围压室内设置与分块轴力加载装置一一对应的分围压筒，各分围压筒可以分别施加独立的围压，在集成控制装置的控制下，围压和温度施加完成后，装置能对多种或同种多块岩石试样进行同温度条件下不同围压的实验，从而大幅提升岩石三轴试验的效率，免去重复装填的过程，并且能得到不同试样的实时的加载变化过程和应力应变曲线，形成对比实验。

摘要： 本实用新型涉及一种用于岩石力学三轴实验的高效实验装置，包括实验舱，其从上到下依次由顶盖、套筒和底盖组成，顶盖和底盖分别设置在套筒上口和下口，套筒、顶盖和底盖共同形成大围压室，底盖分别设置总轴力加载装置和分块轴力加载装置，可以施加向上的加载力，围压室内设置与分块轴力加载装置一一对应的分围压筒，各分围压筒可以分别施加独立的围压。在集成控制装置的控制下，围压和温度施加完成后，装置能对多种或同种多块岩石试样进行同温度条件下不同围压的实验，从而大幅提升岩石三轴试验的效率，免去重复装填的过程，并且能得到不同试样的实时的加载变化过程和应力应变曲线，形成对比实验。