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武汉岩土所举办,Asahina到武汉岩土所交流

时间:2019-09-28 17:18来源:科技之门
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澳门皇冠app下载,澳门皇冠app,6月20日,应中国科学院武汉岩土力学研究所/岩土力学与工程国家重点实验室邀请,岩土力学与工程国家重点实验室开放基金获批学者、日本地质调研所研究员Daisuke Asahina来实验室进行了为期5天的学术交流。

近年来,面对着巨大的油气缺口,积极进行页岩气勘探开发的相关研究显得十分必要。我国四川盆地页岩气储量丰富,对比分析美国典型页岩气盆地地质特征,一些专家认为四川盆地下志留统龙马溪组页岩具有较好的页岩气生烃潜力。然而,由于页岩具有致密、低孔隙度、低渗透率的特点,页岩气一直难以得到高效的勘探和开发。水力压裂技术是页岩气开发的有效手段,通过液压碎裂增加储层宏观渗透率,从而达到页岩气增产目的。1985年起,水力压裂开始广泛应用于页岩气的开采,但压裂过程中裂缝的扩展规律及裂缝动态扩展的监测与控制仍是研究难点。国内外专家学者一致认为,页岩气高效开采必须重视页岩的破裂和损伤演化机制研究。

10月31日下午,中国科学院武汉岩土力学研究所“博导论坛”邀请研究员胡大伟作了题为“岩土工程中多场耦合问题研究”的报告。

澳门皇冠app注册,Daisuke Asahina于2011年在美国加州大学Davis分校获得博士学位,2011-2014年期间在美国伯克利国家实验室进行了博士后研究工作。其在水力耦合过程、岩石力学微观试验和数值模拟等方面具有一定的研究基础。2016年,Daisuke Asahina获得岩土力学与工程国家重点实验室开放基金,将与实验室研究员潘鹏志在Permeability evolution under triaxial compression deformation of geomaterials开展合作研究。

基于以上科学问题,中国科学院武汉岩土力学研究所基于室内试验和数值模拟,研究了川南龙马溪组页岩不同应力条件下的脆性破坏特征。岩土力学与工程国家重点实验室首先对龙马溪组页岩进行单轴压缩试验,获取岩石基本力学参数及声发射活动特征。随后基于离散单元法建立数值模型,通过研究不同破坏阶段声发射与岩石细观破裂的对应关系,验证所建模型的合理性。最后,利用该模型模拟不同围压下的三轴压缩试验,研究龙马溪组页岩在不同应力条件下的脆性破坏形式和特征应力的变化规律。

胡大伟主要从事岩土工程多场耦合问题等方面的研究工作。他在本次汇报中主要阐述了现阶段多场耦合问题的发展前景,主要的研究方向以及工程应用背景,并对其中相关的研究热点、新型测试分析手段和数值分析方法进行了详细的介绍。汇报包括应力-渗流耦合、应力-渗流-温度耦合、复杂应力路径试验系统等多方面的机理和本构模型,多孔和致密岩石的相关水力耦合试验结果和对比分析,岩石破坏的细观和宏观机理等。汇报中丰富的图片,深入浅出而又生动有趣的讲述使得学生们对岩石多场耦合问题有了更深刻理解。另外,胡大伟在进行讲解的过程中,也与同学们分享了现阶段的研究热门方向,并鼓励大家不断创新不断思考。

此次来访,Daisuke Asahina与潘鹏志就研究目标和内容进行认真商议,并在交流会上指导了研究生吴振华的研究方向和内容。同时,Daisuke Asahina还参观了实验室岩石三轴试验机,对其产生了极大的兴趣。

研究结果表明,该龙马溪组页岩脆性矿物含量高,强度大,脆性特征明显。在不同应力条件下该龙马溪组页岩发生脆性破坏时具有相似的破坏特征,且峰值强度符合Mohr-Coulomb线性规律。当加载到岩石损伤应力以前,微裂纹的分布无明显方向性和区域性,该微裂纹的分布应与岩石的非均质性有关;损伤应力后微裂纹的萌生、聚集和贯通将受应力影响。页岩的特征应力(起裂应力、损伤应力、峰值强度)与围压表现出强相关性,但围压对峰值应力的影响程度比对损伤应力和起裂应力的影响程度更大。该结果是由于在裂纹稳定扩展阶段,微裂纹独立产生无相互影响,而峰值应力还需考虑微裂纹间的相互作用及形成的宏观破裂面粗糙性的影响。该基础性研究结果可为页岩气开发过程中动态监测及开发方案制定提供一定参考依据。

提问环节中,胡大伟就泥岩、砂岩的三轴压缩试验相关公式参数推导等问题进行了详细的回答。

6月23日上午,Daisuke Asahina做客“岩土力学与工程前沿讲坛”并作题为Hydraulic-mechanical models for fracture development in geomaterials的学术报告,报告会由潘鹏志主持。Daisuke Asahina针对HM模型在岩土材料开裂研究中的进展进行了简要的介绍,并展示了利用HM耦合模拟工具中TOUGH-RBSN模块模拟的膨润土膨胀应力发展、采矿废物水分蒸发引起的干裂和花岗岩的水力压裂等几个典型实例。随后,针对真三轴压缩状态下液压对诱发断层活化的试验现象、断层活化过程中渗透性、应力应变演化规律进行了详细的阐述。最后,从工程现象切入并结合室内试验探讨了断口形貌学在分析岩土材料破坏机制上的重要作用。报告结束后,Daisuke Asahina热情地回答了师生们的问题,并进行了深入交流。

该研究相关成果发表于《岩土力学》,第一作者为武汉岩土所博士申海萌,通讯作者为武汉岩土所研究员李琦。该研究成果得到国家自然科学基金面上项目(No. 41274111)资助。

胡大伟,2015年入选中科院“百人计划”。主要从事岩土介质THMC多场耦合试验测试、多尺度模型和数值分析以及地下工程多场耦合条件下围岩结构稳定性分析等方面的研究工作。主持和参与研制了岩石多场耦合试验系统和复杂应力路径试验系统等多套室内试验设备,并推广应用到中国矿业大学、河海大学和中国石油大学等多家高校。先后主持国家自然科学基金项目2项、中科院“百人计划”项目1项,获湖北省科技进步一等奖1项,出版专著3部,发表SCI收录论文20余篇,EI收录论文30余篇,授予发明专利5项、实用新型专利14项、软件著作权登记1项。目前研究内容主要包括高放废物地质处置工程中屏障材料多场耦合特性、地下工程侵蚀环境下混凝土材料耐久性、干热岩热储层多场耦合特性等。

Daisuke Asahina的此次来访为开放基金的合作研究奠定了良好的基础,是实验室对外开放的重要体现。

论文链接

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胡大伟作报告

图1 页岩单轴压缩室内试验结果及数值模拟结果

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图2岩石单轴压缩破坏过程微裂纹分布及微裂纹增长曲线

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图3 不同应力条件岩石特征应力

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