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最新研究成果
最新研究成果
基于低场核磁共振的饱和砂岩单轴压缩和长期蠕变下微观结构行为分析

发布时间:2021-06-24 04:30:29浏览次数:1997次


2021年发表在岩石力学领域顶级期刊《Rock Mechanics and Rock Enginnering》,

摘要:

了解岩石蠕变过程的微观力学机制对于研究岩石的宏观时效行为具有重要意义。利用核磁共振(NMR)研究了饱和砂岩在瞬时加载和蠕变蠕变加载条件下微观结构(裂缝和孔隙)的演化特征。研究中,试样首先被加载到不同的应力水平和蠕变阶段,然后完全卸载进行核磁共振测试。根据试验结果,定量分析了各试样在瞬时加载或不同蠕变阶段下的宏观变形行为、水分迁移规律、孔径分布、孔隙率和微观结构变化。之后,通过引入非线性弹粘塑性损伤蠕变模型(EVP),建立了宏观不可逆应变与微观孔隙度增量之间的关系。总的来说,观察到:(1)无论应力水平如何,试样在加速蠕变阶段开始时的轴向和横向临界应变的大小都是相对恒定的,轴向应变几乎与瞬时试验中峰值应力时的应变相当,横向应变却大于瞬时试验;(2) 在力学试验过程中,试样中的水分由大孔隙向小孔隙迁移,力学试验后试样的孔隙率增大,其中小孔隙所占比例较大;(3)对应于三个蠕变阶段,试样的孔隙率在瞬态阶段后略有增加,在稳定阶段后增加到与应力基本无关的常数,在蠕变破坏后显著增加。特别是与初始孔隙率6.7%相比,第三阶段和蠕变破坏开始时的样品平均孔隙率分别为7.49%和8.71%,分别增加了16.7%和29.8%;(4)砂岩在脆性蠕变过程中的孔隙率增长主要是由沿晶界的微观亚临界裂纹扩展驱动的。
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Chu Z, Wu Z, Liu Q, Weng L, Wang Z, Zhou Y (2021) Evaluating the microstructure evolution behaviors of saturated sandstone using NMR testing under uniaxial short-term and creep compression. Rock Mech Rock Eng,54(5). 1-13. DOI: https://doi.org/10.1007/s00603-021-02538-4.