岩石流变参数估计及蠕变分岔力学特性研究
本论文对岩石流变力学参数估计及蠕变分岔力学行为进行了较为系统的研究,开展了一系列室内岩石三轴蠕变试验,取得了大量的规律性的认识,并基于蠕变试验结果对岩石流变本构模型辨识及参数估计的方法进行了探讨,形成了一套集室内岩石三轴蠕变试验方法、试验资料的分析处理、模型辨识和参数估计以及岩石蠕变分岔失稳的判断依据为一整体的分析理论,论文完成的研究工作及结果主要有如下几方面: 1.以某沿海地区拟建地下储库围岩中具代表性的闪云正长花岗岩、西安黑河水库右坝肩高边坡的云母石英片麻岩、陕南勉(县)-宁(强)高速公路软岩边坡的粉砂质泥...
本论文对岩石流变力学参数估计及蠕变分岔力学行为进行了较为系统的研究,开展了一系列室内岩石三轴蠕变试验,取得了大量的规律性的认识,并基于蠕变试验结果对岩石流变本构模型辨识及参数估计的方法进行了探讨,形成了一套集室内岩石三轴蠕变试验方法、试验资料的分析处理、模型辨识和参数估计以及岩石蠕变分岔失稳的判断依据为一整体的分析理论,论文完成的研究工作及结果主要有如下几方面: 1.以某沿海地区拟建地下储库围岩中具代表性的闪云正长花岗岩、西安黑河水库右坝肩高边坡的云母石英片麻岩、陕南勉(县)-宁(强)高速公路软岩边坡的粉砂质泥岩三种不同岩性岩石为研究对象,通过开展室内岩石三轴压缩蠕变试验,对这三种软、硬岩石的强度特征、流变变形规律及其力学性态进行了系统的研究;同时对花岗岩试件开展了不同应力加载路径和围压应力水平下的三轴蠕变试验,对其轴向、径向蠕变变形规律以及蠕变长期强度的围压效应进行了研究。 2.为了消除岩石三轴蠕变试验中由于机器自身传动、加载系统振动以及温。度、湿度等外界环境影响产生的噪声污染,基于小波变换的基本原理,采用Mallat塔式分解算法对蠕变曲线进行多分辨分析,并对分解后的小波系数进行阈值处理,滤去噪声部分,然后通过小波逆变换对系数进行重构,得到消噪后的信号,从而有效去除了试验曲线中噪声的影响,大大提高了测量曲线的信噪比,最终得到平滑性和相似性均较为理想的试验曲线。 3.基于室内岩石三轴蠕变试验结果,分别对粉砂质泥岩、云母石英片麻岩和闪云正长花岗岩三种不同岩性岩石的试验曲线进行分析,选取各自合适的流变本构模型,应用非线性力学与损伤力学理论对其在复杂应力状态下的三维蠕变本构方程进行推导,并引入现代控制理论中的鲁棒性原理,对传统的基于最小二乘法原理的非线性函数曲线拟合方法进行了改进,有效地降低了随机干扰对测量数据的误差影响,从而实现对岩石流变力学参数的稳健估计。 4.结合室内岩石三轴蠕变试验,采用分级加载应力的试验方法确定了岩石变形从稳态蠕变进入加速蠕变阶段的应力阈值,并基于损伤力学和固体力学的分岔理论,对适宜于描述硬岩流变特性的广义开尔文模型引入损伤变量,建立了能够反映岩石加速蠕变阶段的损伤演化方程,对岩石进入加速蠕变阶段后由于参数突变引发的分岔力学特性进行分析,确定了引起岩石发生分岔行为的力学参数以及岩石蠕变变形的分岔点。
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作者: 韩冰
学科专业: 油气井工程
授予学位: 博士
学位授予单位: 中国石油大学(北京)
导师姓名: 王芝银
学位年度: 2007
语 种: chi
分类号: TE822 TU458.3