一、各向异性分形介质模拟（论文文献综述）
赵阳升[1]（2021）在《岩体力学发展的一些回顾与若干未解之百年问题》文中研究表明在讨论若干岩体力学概念的基础上,较全面地回顾与分析了全世界岩体力学发展中科学与应用2个方面的重要成就及不足,其中,在岩石力学试验机与试验方法方面,介绍了围压三轴试验机、刚性试验机、真三轴试验机、流变试验机、动力试验机、高温高压试验机、多场耦合作用试验机、CT-岩石试验机、现场原位岩体试验及试验标准等;本构规律方面介绍了岩石全程应力-应变曲线、围压三轴与真三轴力学特性、时效与尺寸效应特性、动力特性、渗流特性、多场耦合特性、结构面力学特性、岩体变形破坏的声光电磁热效应等;岩体力学理论方面介绍了岩体力学介质分类、块裂介质岩体力学、强度准则、本构规律、断裂与损伤力学、多场耦合模型与裂缝分布模型;数值计算方面介绍了数值方法与软件、位移反分析与智能分析方法。清晰地论述了工程岩体力学与灾害岩体力学分类、概念及其应用领域划分,分析、梳理了大坝工程、隧道工程、采矿工程、石油与非常规资源开发工程等重大工程的岩体力学原理,以及各个历史阶段工程技术变迁与发展的工程岩体力学的重要成就,分析、梳理了滑坡、瓦斯突出、岩爆与地震等自然与工程灾害发生及发展的岩体力学原理,以及各个历史阶段的预测防治技术的灾害岩体力学重要成就。详细分析、讨论了8个岩体力学未解之百年问题,包括岩体力学介质分类理论、缺陷层次对岩体变形破坏的控制作用和各向异性岩体力学理论与分析方法 3个岩体力学理论问题,岩体尺度效应、时间效应、岩体系统失稳破坏的灾变-混沌-逾渗统一理论、完整岩石试件与岩体系统失稳破坏的时间-位置与能量三要素预测预报5个非线性岩体力学问题。
黄坤[2]（2021）在《多孔介质等效导热系数预测方法研究》文中提出高超声速飞行器在以高马赫数飞行时,由于气动加热现象,其表面温度通常可达3000K以上,为了保护内部仪器的安全,对其进行热防护非常重要。由于多孔介质具有轻质、隔热性能好等诸多优点,在热防护系统中得到广泛的应用,常用于飞行器尖端作为烧蚀材料以及用作发动机主动冷却系统的隔热材料。由于多孔介质内部结构的复杂性以及随机性,为了更好地描述其传热性能,通常引入等效导热系数。现有方法在预测多孔介质等效导热系数时,存在效率低和适应性差的问题,为了准确评估多孔介质或包含多孔介质的热防护系统等结构的传热性能,借助传热反问题来确定等效导热系数是一个有前景的研究方向,而选择合适的反问题求解方法也是该方面研究的重点。本文采用泡沫球心法以及QSGS算法生成多孔介质模型,然后采用有限单元软件ABAQUS对多孔介质内的传热问题进行求解。然后基于Levenberg-Marquardt（LM）算法构建了反问题求解程序,对二维和三维多孔介质的各向同性和各向异性等效导热系数进行了预测,研究了影响等效导热系数精度和效率的因素,并且研究了在工程应用时测量误差对等效导热系数预测精度的影响。最后,本文以纤维增强的多孔介质和随机颗粒型多孔介质为例,研究了影响各向异性导热系数精度的因素。结果表明,本文算法在预测不同类型多孔介质的等效导热系数具有良好的适应性。
王振洋[3]（2020）在《构造煤微观结构演化及对瓦斯吸附解吸动力学特性的影响》文中研究表明我国的煤层赋存条件复杂,尤其是开采到深部区域时,煤与瓦斯突出灾害事故发生的可能性会增大。近年来我国发生的典型突出事故案例表明,突出多发生在小规模的构造区域附近,其赋存的煤体多为松软破碎的构造煤。这种异于原生煤的构造煤体在物理和化学结构性质方面发生了根本性的改变,极大的提高了瓦斯的吸附和解吸能力。本文以煤力学、吸附科学、扩散动力学、表面物理化学和分子动力学等理论为指导,采用理论分析、实验室试验和分子模拟相结合的手段,构建了煤吸附甲烷模拟分析的三维大分子结构模型,提出了基于孔隙参数的孔隙结构复杂度的评价指数,并分析瓦斯解吸能力随孔隙结构复杂度的演化特性,揭示了构造作用对煤物理和化学结构的影响,明确了构造煤的瓦斯快速解吸在突出过程中的作用,主要结论如下:1)构造作用会改变煤的大分子结构性质进而影响煤的坚硬程度。基于微观谱学的分析化学手段分析了煤的脂肪结构、芳香结构和微晶结构参数等,结果表明构造煤的芳碳率增加3.5%～9.7%,脂肪碳含量降低11.3%～17.0%,芳环的缩合度最高增加1.57倍,说明构造作用会促进脂肪侧链脱落,提高非芳香化合物脱氢生成芳香化合物的能力,增加芳香碳含量和芳香环的缩聚程度。构造煤微晶结构中芳香层片面网间距减小,堆砌度增加,表明构造作用促进了芳香结构朝有序化发展以及芳构化和缩合化程度的增加。构造煤中减少的氧原子和氧桥以及缩短的侧链会减弱分子间的结合力和交联力,降低构造煤的强度。构造作用会促使部分脂肪结构通过芳构化作用形成小尺寸的芳环、部分小尺寸芳香环通过芳构化作用形成苯环和萘环等,以及萘环及2×2芳香环通过缩聚作用形成3×3芳香环,提高煤的芳构化和缩聚程度,影响煤的大分子结构。2)构造煤经复杂的地质构造作用后,孔裂隙形态和结构均发生了显着性改变。构造煤的表面粗糙不均匀,裂隙组合形态复杂且方向性更差;构造煤的介孔孔容和比表面积是原生煤的0.89～15.42倍和0.99～12.64倍,大孔孔容和比表面积是原生煤的1.19～4.69倍和1.07～6.05倍,微孔孔容和比表面积是原生煤的0.86～2.58倍和0.94～2.88倍,整体介于数倍到十几倍之间,表明构造作用会促进全尺度孔隙结构的发育;微孔中的孔隙以0.45～0.65 nm的孔为主,占微孔总孔容和总比表面积的52.6%和53.61%以上;粉化过程会促进孔隙结构的发育,但此过程中构造煤产生的次生孔隙量要小于原生煤,说明构造作用已经对煤的孔隙结构产生了较高程度的改变,构造煤以及小粒径煤样发育的孔隙结构使其具有更高的瓦斯吸附和流动能力。3)构造作用会改变煤的孔隙结构进而影响吸附特征。构造煤的极限瓦斯吸附量比原生煤增加7.6%～41.8%;随粒径的减小,构造煤和原生煤的最大极限瓦斯吸附量分别是最小值的1.03～1.21倍和1.11～1.37倍;微孔孔容和比表面积决定瓦斯的吸附能力,构造煤及小粒径煤样发育的微孔结构是其高吸附能力的主要原因。构造煤的空间分形维数、Hausdorff维数和奇异性指数（35）?低于原生煤,信息维数和关联维数普遍高于原生煤,表明构造煤呈现出简单的孔隙空间网络、密集而又均匀的孔径分布特征,因而表现出更高的极限瓦斯吸附量。4)探讨了构造作用前后煤吸附甲烷的分子模拟特征。构建的周期性边界条件下煤的三维大分子结构模型表明,经模拟得到构造煤的可测微孔孔容（0.03898cc/g）高于原生煤（0.03318 cc/g）,说明构造作用会促进部分不可测孔转变为可测孔;构造煤和原生煤的模拟极限瓦斯吸附量为10.81 m3/t和10.35 m3/t,分别占等温吸附实验中极限瓦斯吸附量的60.3%和70.5%;基于单层吸附和微孔填充形式计算的构造煤和原生煤的极限瓦斯吸附量为17.586 m3/t和15.828 m3/t,以微孔填充形式吸附的极限瓦斯吸附量占计算极限瓦斯吸附量的99%,佐证了微孔是煤中瓦斯吸附的主要空间,且瓦斯主要以微孔填充的形式赋存。5)构造作用过程中孔隙结构的演化对煤的瓦斯解吸能力具有显着的影响。相同粒径下构造煤的瓦斯解吸量高于原生煤,第一分钟瓦斯解吸平均速度是原生煤的1.43～8.83倍;煤样的初始扩散系数在10-13～10-11 m2/s量级,初始有效扩散系数在10-6～10-4 s-1量级,构造煤的结果是原生煤的数倍到几十倍之间;经构造作用后,构造煤孔隙结构复杂度评价指数的平均值比原生煤降低50.3%～67.6%,构造和粉化作用会促使孔隙结构的简单化,有利于煤中瓦斯的流动,提高了瓦斯解吸能力。相同尺度下构造煤的基质尺度小于原生煤,基质内孔隙通道路径的降低和孔形的演化是引起构造煤瓦斯吸附平衡速度加快和瓦斯解吸能力高于原生煤的主要原因。6)构造煤对突出发生过程具有重要的推动作用,一方面在初始解吸阶段,大量瓦斯会更容易的由颗粒内部向表面运移;另一方面,构造煤瓦斯快速解吸提供的瓦斯膨胀能是原生煤的数倍,输运破碎煤岩的能力更强。根据中梁山突出试验案例,得到常规粒径煤的瓦斯解吸速度为0.003087～0.061241 m L/（g·s）,约为输运煤体需要解吸速度的十分之一到二分之一之间;经由瓦斯解吸速度与粒径的关系,得出部分颗粒需要破碎至0.116-0.406 mm左右的粒径亦或是更粉化颗粒才能对突出煤体进行有效输运。该论文有图101副,表58个,参考文献210篇。
杜广盛[4]（2020）在《基于细观组构特征的岩石巴西劈裂试验研究》文中研究表明岩石是地质体的主要组成部分。因其历经了漫长的地质作用,岩石内部含有大量的微裂隙甚至呈现较为明显的层理,而岩石的破坏主要是由于微破裂发育并逐步发展导致的。大量试验表明,不同矿物组构岩石的破坏形态及强度有明显区别。因此研究岩石矿物组构特征,进一步研究其破坏模式及强度对岩石破裂机理深入认识具有重要的意义。本文采用标记取样的方法将同一方向上的岩石钻取并进行分组,而后进行巴西劈裂试验。利用数字图像等技术获取岩石试件表面结构然后导入离散元软件PFC中进行原位建模并进行数值试验。由于室内试验费时费力,引入空间相关性函数对岩石结构进行表征,通过赋予不同的参数获得不同的聚合度、组分含量、各向异性等特征的图像并以此来表征自然界不同赋存状态的花岗岩结构,针对不同结构参数的花岗岩进行数值模拟。同时考虑到岩石破坏过程中应力集中及裂隙发育的影响,利用分形维数将数值模拟过程中不同破坏阶段的裂隙网络分布进行分析。结果表明:（1）沿不同方向加载岩石试件强度产生较为明显的差异,其中试件最大强度与最小强度相差约60%;（2）利用数字图像、核磁检测等技术能够在PFC数值软件中进行精准建;数值试验结果表明试件强度与其加载方向上矿物组构有关,低强度结构尺寸和面积沿加载方向较大时试件强度较低;（3）引入空间相关性的数值试验结果表明,矿物聚合程度较低时岩石强度较高,岩石内部低强度组分含量较低时岩石强度较高;矿物组构各向异性越明显,沿不同方向加载试件强度差异越大;岩石破坏过程中不同阶段裂隙分维（裂隙分布情况）和岩石强度有一定的关系,其中低强度试件在加载初期,裂隙分布较为集中,有利于应力集中现象的产生,而高强度试件在加载初期裂隙分布较为分散,分维数较大,不利于应力集中。此项研究工作为岩石力学性质及各项异性特征增添了一些新结论。
吴珊[5]（2020）在《岩石破裂声发射监测与压裂缝网形成机理研究》文中进行了进一步梳理致密储层具有超低孔渗,需要通过体积压裂生成复杂裂缝系统作为油气产出通道。水力压裂裂缝网络的形成受到多因素控制,机理复杂,有待深入研究。声发射是岩石破裂释放的弹性波,具有破裂定位和破裂性质识别的能力,有助于揭示水力压裂缝网形成机理,评价人工裂缝的性质。但水力压裂裂缝扩展伴随的声发射能量低,在岩石中传播的衰减强,加上储层所具有的非均质和各向异性,使声发射数据分析具有很大的难度。声发射用于致密储层水力压裂实验监测尚需进一步发展声发射检测和解释技术。将水力压裂模拟实验与声发射监测相结合,对于了解致密储层岩石破裂和缝网形成机理,进而评价压裂改造效果具有重要意义。分析了岩石破裂的声发射信号特征,建立了多通道全波形连续记录的声发射监测硬件系统;形成了包含全波形特征分析、多通道事件定位和裂缝震源机制反演的声发射数据分析方法,为裂缝扩展动态监测提供了实验和理论基础。开展了单轴压缩下致密岩石破裂声发射监测实验,采用声发射波形参数表征岩石破裂过程,得出了天然裂缝对岩石破裂的影响规律。开展了真三轴水力压裂声发射监测实验,对比研究了长7组致密砂岩,芦草沟组致密砂岩和龙马溪组页岩的压裂结果,得出了层理性质、压裂液类型和排量对裂缝扩展的影响规律。利用声发射监测数据对岩石破裂过程的解释结果,分析了流体作用下致密储层缝网形成的力学机理。将声发射参数与离散裂缝网络方法相结合,对水力压裂缝网进行了表征,评价压裂改造效果。本文围绕致密储层人工裂缝网络形成机理这一核心科学问题,通过水力压裂实验与声发射监测相结合,分析了水力压裂岩石破裂过程与性质,揭示了流体诱导拉张与剪切复合破裂缝网形成的力学机理,明确了缝网形成的影响因素和规律,并提出了声发射参数与离散裂缝网络相结合的压裂改造效果评价方法。
徐吉钊[6]（2020）在《液态CO2循环冲击致裂煤体孔隙结构及损伤力学特征研究》文中研究表明中国煤炭资源储量丰富,但其高瓦斯含量、复杂地质结构、低孔渗成为限制煤炭高效开采的主要因素之一。利用CO2介质作为压裂液,通过相变致裂及高压驱替等作用来达到提高瓦斯抽采效率和CO2地质封存的双重目的。但是,常规CO2致裂煤层通常采用单一注入方式,很少考虑到液态CO2低速注入过程中的冷冲击效应,且液态CO2循环作用对煤体孔隙结构及力学性能演化的影响研究较少。本文基于液态CO2循环作用煤体过程中的温度响应行为,分析了液态CO2循环作用下小尺度煤样内的孔隙结构演化规律,实现煤体孔隙分布精细表征;利用MTS单轴压缩试验和超声波仪研究了中尺度煤样的力学响应及声波演化特征,揭示煤体断裂特征参量与液态CO2循环参量的耦合关系;探讨了液态CO2循环冲击及高压膨胀应力单一作用下试样内三维空间裂隙的发育扩展行为,建立了“应力场—温度场—损伤场”等多场耦合的试样断裂作用机制和劣化准则;基于单一椭圆型裂隙模型确立了液态CO2循环致裂煤层的裂隙特征参量定量表征方法,构建了液态CO2循环冲击致裂方法应用体系。获得以下主要结论:（1）基于自主设计的循环液态CO2致裂实验模拟平台,釜体压力随液态CO2循环注入过程呈周期性的“上升-平稳-下降”过程,单次注入温度变化呈“U型”分布。利用红外热成像仪监测煤体表面温度发现,不同测温线上的温度为负值,且同一测温线上的非恒定温度值表明基质非均质性可导致冷量传导的各向异性。循环作用后煤体表面出现不同的裂隙数量与分布,煤体破坏程度负相关于变质程度,且正相关于液态CO2循环参量。液态CO2循环“冷冲击—加热”作用过程造成煤体结构发生交替式的“收缩-膨胀”,大量“不可恢复的”疲劳损伤劣化煤体强度,最终引起煤体破坏。（2）液态CO2循环作用后,不同变质煤的谱面积变化率分别正相关于循环参量;吸附水占比χAW分布不断减小,其占比变化率ψAW整体负相关于循环参量,而毛细管水占比χCW与体积水占比χBW分布不断增大,二者变化率分别与循环参量存在正相关关系。煤样的总孔隙φt与有效孔隙率φe不断增加,残余孔隙率φr不断减小,且总孔隙率和有效孔隙率增长率分别与循环次数存在正指数关系,与循环时间存在线性递增关系,而残余孔隙率分别与循环参量存在负指数和线性递减关系。煤体中束缚孔不具备分形特征,自由孔具有较好的分形特征,煤样自由孔分形维数D自分别与其对应的T2cutoff值、孔隙率存在指数和线性关系。煤样核磁渗透率与煤阶呈负相关,且渗透率变化率ΔkNMR%与循环参量正相关。相关核磁数据演化规律均表明液态CO2循环热应力可促进小尺寸孔隙向大尺寸孔隙、部分封闭或封闭孔隙向开放孔隙的转变,自由流动通道和有效孔隙体积增加。（3）液态CO2温度效应和温度-吸附耦合效应作用煤样的破坏形态分别表现为“轴向劈裂”和“劈裂+崩落”,持续加载破坏过程使得煤体轴向和径向应变率、振铃计数和累计能量不断增大,且后者作用下煤体具有更小的σc值。液态CO2不同效应循环作用后,煤体的抗压强度σc和弹性模量E分别与循环参量存在线性递减关系,泊松比μ和损伤变量Dv则分别正相关于循环参量。基于Weibull分布和应力-应变曲线,建立了煤体的损伤统计本构模型,并从能量角度分析不同εd条件时煤体脆性指标BI演化规律,发现褐煤和烟煤的BI值整体下降,而无烟煤的BI值波动幅值较大,无明显规律。（4）液态CO2循环作用后煤体波速不断减小,波速降幅与煤阶呈负相关,褐煤波速散点离散度增大,烟煤和无烟煤的波速散点离散度无明显变化。煤样波速正相关于Vp/Vs值,液态CO2不同循环参量作用产生的疲劳损伤使得空间裂隙非均一性演化。煤样的声波各向异性系数kVp和kVs、其系数增量△kVp和△kVs值分别与不断增大的循环参量呈增长趋势,波速变化率ΔVpz%、ΔVsz%分别与循环参量和煤阶呈负相关关系。不同变质煤的分形维数D随着循环参量的增大而不断增大,与煤样的变质程度呈负相关关系,且其普遍与Δk呈正相关关系,与ΔV%成负相关关系。不同变质煤的μ与μd近似一致分布和较小的相对误差均表明弹性波波速可以有效评估作用后煤体的劣化特征。（5）液态CO2注入未封孔大尺寸试样时,钻孔壁面温度持续下降,并维持在-22℃上下,且停止注入后壁面温度出现回升。声发射事件首先出现在钻孔底部,并随着循环注入过程分布在钻孔轴向方向附近。声发射事件特征参量的“重复性”和“阶梯性”变化表明,液态CO2循环注入过程中重复冷冲击和升温过程可促进新生裂隙的萌生。相比自由试样破坏时的单一裂隙形态,不同围压试样破坏时存在更大的有效裂隙数量和裂隙表面粗糙度,且其含裂隙面均具有一定的分形特征。不同试样含裂隙面的裂隙密度、裂隙数量与断裂块度分别正相关于分形维数。（6）基于椭圆型裂隙模型,建立了液态CO2循环作用煤体过程中裂隙相关特征参量（裂隙宽度wc、裂隙半径Rc等）与作用时间t的定量表征方法;从裂隙发育和扩展两层面探究了液态液态CO2循环作用裂隙演化模式;综合储层信息收集、钻孔信息设计、注入参量选择、效果监测论证、评价体系构建五个层面,构建液态CO2循环致裂煤层应用体系。该论文有图109幅,表26个,参考文献332篇。
巩林贤[7]（2020）在《季冻区草炭土细观结构及其力学特性研究》文中指出季冻区草炭土是一种在特有的气候、地形地貌及水文条件下,由地表沼泽环境中的植物残体在氧气和微生物的作用下转变而成的富含腐殖酸的腐殖质土。与大多数矿质土相比,含大量植物纤维的草炭土表现出大孔隙比、高含水量、高渗透性、高压缩、强度低和工程性质差等特点。近年来,人们逐渐意识到土体的宏观工程性质受到其细观结构状态和变化规律影响。研究重心逐渐由土体的宏观力学层次向细观层次转移,并且试图建立二者之间的联系。季冻区草炭土作为一种内部结构极其复杂的特殊土体,其细观结构对草炭土的宏观强度、变形特性和渗流特性等都具有极强的控制作用。然而,目前很少有研究对草炭土的细观结构问题进行详细的探讨。此外,针对草炭土力学性质的研究主要集中在宏观尺度,对草炭土力学机理的细观研究则相对不足。开展对季冻区草炭土的细观结构及力学特性研究,不仅有助于我们从根本上揭示草炭土宏观力学性质及现象的内在机理,还将有助于更好地解决草炭土地区工程建设所面临的岩土设计和湿地环境保护等诸多难题。本文以吉林省敦化市江源镇草炭土为研究对象,在野外取样和室内试验的基础上,利用显微CT扫描仪对土样进行扫描并获取了草炭土的内部细观结构的CT图像,然后对CT图像进行数字图像处理,最终定量分析了草炭土细观孔隙结构特征。本文将草炭土的细观结构分析分为两部分,一部分分析不同分解度的原状草炭土细观孔隙结构的规律,另一部分对草炭土内部细观孔隙结构随冻融循环次数的变化规律进行研究。考虑到离散元数值模拟技术在理解土体的细观尺度机理研究方面具有非常大的优势。本文利用颗粒流离散元技术,构建草炭土的三维离散元模型,并模拟了草炭土数值试样的三轴压缩试验,进而分析了不同围压和不同纤维排列方式（水平、垂直与随机排列）条件下草炭土力学性质的细观机理。本文主要研究内容和成果如下:（1）利用显微CT扫描技术扫描了原状草炭土样品获取了草炭土细观结构的断层序列图像。基于数字图像处理技术依次对草炭土断层图像进行了裁剪、灰度直方图均衡化、非局部均值滤波以及分水岭图像分割等过程完成了草炭土细观结构灰度图的二值化处理。同时,对草炭土的细观结构进行了三维可视化,定性分析了其细观结构特征。（2）确定了能够反映草炭土细观孔隙结构的代表性单元体,提取并分析了两组不同分解度的原状草炭土样的孔隙几何特征。结果表明:草炭土断层图像的二维孔隙率可以表征其三维孔隙率。基于形状因子对草炭土中孔隙分类,草炭土中似球状孔隙和椭球状孔隙数量占比最多,属于小孔径的孔隙,而长柱状孔隙和枝杈状孔隙尽管数量占比少,但属于大孔径孔隙,对草炭土的渗透特性起主导作用。此外,高分解度草炭土样孔径相对较小,具有更高的比表面积。不同分解度的草炭土样计算得到的各向异性度均较小,说明小尺寸的草炭土样的孔隙系统趋向于各向同性。（3）分析了两组不同分解度的原状草炭土样的孔隙拓扑特征,并基于草炭土样CT图像进行数值模拟得到了渗透率。结果表明:草炭土的渗透率随草炭土分解度的不同而不同,低分解度的草炭土的渗透率要大于高分解度草炭土。这一方面归因于低分解度草炭土样中孔径更大,另一方面低分解度草炭土具有更大的孔隙配位数和连通密度,同时具有更小的几何和水力迂曲度,这也意味着其具有更好的连通性,使得孔隙中水分流动更容易。（4）CT扫描成像可以直接反映草炭土冻融前后内部孔隙结构的变化特征,揭示草炭土孔隙演化规律。结果表明:随冻融循环次数的增多,草炭土的孔隙率和孔隙数量呈上升趋势,其中小孔隙的百分比逐渐增大,而中孔隙和大孔隙的百分比呈现下降的趋势。冻融循环还使孔隙结构的复杂程度增加并增强了孔隙的连通性。（5）基于PFC3D建立了草炭土的三维颗粒流离散元模型,并完成了不同围压条件下的三轴数值试验模拟。结果表明,围压对草炭土的接触力分布和承载机理有一定的影响。草炭土在加载过各个阶段的颗粒位移场和速度场均呈轴对称向外分布,使得草炭土样以侧向变形为主,这从细观角度解释了草炭土样难以形成剪切带的原因。此外,随着围压的增大,作用在纤维表面的平均法向接触力和界面接触面积也变的越大,从而沿植物纤维表面产生更大的摩擦力,使植物纤维中产生更大的张力,对草炭土强度的贡献也就越大。（6）天然草炭土会因其中植物纤维排列方式的不同而导致草炭土的结构各向异性,进而对其力学性能产生影响。基于草炭土的三维颗粒流模型分析了纤维排布方向对草炭土三轴试验强度的影响的细观机理。结果表明,不同取向的植物纤维的存在对草炭土的接触力分布和承载机理有一定的影响。植物纤维水平排列的草炭土数值试样中纤维体周围的法向力和有效接触面积增加是最大的,这导致纤维与草炭土团聚体颗粒间的滑动摩擦也是最大的。很明显,大多数水平方向排列的植物纤维在三轴压缩时都会受到拉伸。当纤维取向于拉伸应变方向时,草炭土中植物纤维对强度的增强的效果最高。
韩冬艳[8]（2020）在《多孔介质内水合物相变过程渗流特性多尺度研究》文中研究指明天然气水合物是一种重要的新型能源,具有储量大、污染小和能量密度高等优点,开采潜力巨大、应用前景广阔。我国南海天然气水合物储量约为陆上石油、天然气资源总量的一半,实现我国天然气水合物的开发,具有重大战略意义。世界各国的天然气水合物试采实践表明,水合物藏稳定、高效开采仍然是世界难题,亟需大量基础研究,以形成对水合物生产控制机理及影响因素的全面深入理解。水合物分解生产的本质是打破水合物在储层内的温压相平衡,水合物储层的渗流特性是决定开采过程中热动力条件演化的关键因素。渗透率的大小及分布特征是评价水合物储层质量、制定合理开采方案的重要依据。不同于油气藏,水合物藏的渗透率随着水合物的相变发生改变。渗透率的动态变化本质上受水合物孔隙行为演化的影响。然而,水合物孔隙行为演化与渗透率动态变化的定量关联仍是目前的研究缺口,导致难以构建准确的渗透率预测模型,进而影响水合物藏生产性能的可靠评价。本文从多尺度展开了多孔介质内水合物相变过程中渗透率的相关研究,以孔隙尺度水合物孔隙行为演化数值模型构建及规律分析为出发点,构建了岩心尺度水合物赋存多孔介质渗透率预测模型,并进一步应用于场地尺度我国南海水合物藏生产性能评价中。主要研究内容和结果如下:（1）基于相间作用力平衡以及水合物相变动力学,构建相变过程水合物孔隙行为演化数值模型并验证其可靠性。结合水合物孔隙赋存形态的原位实验观测,提出水合物孔隙形态演化的水动力学及热动力学联合控制机制,揭示水合物由颗粒壁面逐步生长至孔隙中心的孔隙行为演化规律,并量化由水合物相变引起的关键孔隙结构特征改变,实现水合物孔隙行为演化与渗透率动态变化的定量关联。结果显示,当水合物饱和度增加至0.3以上时,渗透率降低为初始值的10%左右。（2）水合物赋存岩心的渗透率,既受骨架多孔结构影响,又随水合物相变而改变。基于核磁共振成像对多组玻璃砂岩心孔隙结构的表征,构建用于描述其孔隙度-渗透率关系的多种形式Kozeny-Carman模型,并以此作为参考框架对多种水合物赋存天然岩心骨架渗透率预测进行分析。基于渗透率随水合物孔隙行为演化的变化规律,引入一水合物饱和度阈值来界定水合物孔隙行为演化对渗透率变化影响的转变点,从而构建水合物赋存多孔介质渗透率预测模型。该模型对多孔介质类型、水合物相变工况的依赖性低,对多组实验及场地测量数据的预测精度高达90%以上,具有广泛的应用性。（3）水合物藏渗透率具有各向异性特征,然而在水合物藏生产性能评价中常常被忽视。以中国南海神狐地区水合物藏为例,数值分析不同程度渗透率各向异性对不同岩性储层中水合物降压生产性能的影响。结果表明,渗透率各向异性会降低产气速率的峰值大小并推迟其出现的时间,甚至导致生产提前终止,因此不利于水合物藏的高效生产。当考虑其影响时,砂质储层的产气量显着降低,其生产性能不再优于粉砂储层。（4）水合物填充型裂隙普遍存在于海洋、冻土水合物藏,具有高水合物饱和度、高孔隙度以及高渗透率特征,不仅对水合物储量有所贡献也加剧了储层渗透率分布的非均质性。通过数值模拟中国神狐、韩国Ulleung以及加拿大Mallik地区裂隙型水合物藏的生产过程,可以发现:裂隙能显着影响储层内流体运移和压力传递的路径,影响程度与范围受到外部流体补充能力及内部流体运移能力的限制。神狐地区盖层外充足的流体补充使得裂隙内的水合物完全分解,进而提升了生产中后期的气体产能。此外,由裂隙分布改变引起的温压场演化效率与路径的差别较为显着,常常成为了威胁气体连续生产的“不利因素”。对于Mallik及神狐地区上盖层可渗透的水合物储层,气体生产可能由于裂隙分布的改变而提前终止。
张朔[9]（2019）在《颗粒型储层中的分形行为及其对传质过程的控制》文中研究表明储层多孔介质的微观结构直接影响着其资源储藏量以及开采难易程度,精确描述多孔介质微观结构是实现资源发掘及产能定量评估的关键。当前多孔介质模型应用范围的局限性制约着储层结构模型在油气等资源的赋存与开采中的应用和发展。当前以煤储层为研究对象构建的分形多孔介质难以唯一确定其结构的分形行为,因此无法从本质上解释孔隙结构具有的尺度不变属性,也使得相关的物性参数的研究以及对物理过程的理解受到了限制。新近出现的分形拓扑理论从数学层面给出了分形行为的定义,并根据分形行为对分形维进行了本质解释,该理论为储层多孔介质的重构提供了有力的理论基础。本文对比分析分形拓扑理论和QSGS（quartet structure generation set）四参数随机生长算法二者之间的区别与联系,并从分形拓扑角度分析了QSGS方法参数的物理意义,提出一种广义随机自仿射多孔介质表征算法,该算法实现了自相似与自仿射,随机与确定相统一的多孔介质表征,从而简化模型构建过程。同时结合分形拓扑参数与分形维、孔隙度的关系,验证了该表征算法的有效性。该表征算法可从分形行为本质角度体现微观储层结构的分形特点,能够使模型的结构形态更贴近实际。本文从分形拓扑参数入手对多孔介质的复杂性进行了定量研究。为研究Hxy对多孔介质各向异性的影响,分析了不同Hxy值下多孔介质结构的变化情况,结果表明Hxy=1时为各向同性,反之则为各向异性;同时结合分形拓扑参数分析了行为复杂性与分形维之间的关系。综合结果表明该算法充分考虑分形拓扑参数P、F以及QSGS模型各参数对多孔介质结构的影响,并能够有效地描述多孔介质的各向异性、行为复杂性以及原始复杂性。基于上述研究结果,结合LBM方法对模型进行流场模拟,依据分形拓扑参数对渗透率、弯曲度等物性参数进行趋势变化分析,结果表明具有不同分形拓扑参数的模型其物性参数变化规律不同,同时孔渗关系随着P、F的改变呈现指数形式变化。在以上模型构建基础上对分形多孔介质的吸附进行了初步探讨,通过引入QSGS方法中的概率密度得到广义随机分形多孔介质的气体吸附图,这为后续吸附解吸的研究提供了开端。因此,本文基于分形拓扑理论着重分析QSGS参数在分形拓扑空间下的物理意义,对QSGS算法进行改进实现广义随机分形多孔介质模型的构建。基于分形行为的定义,分析分形拓扑参数对储层孔隙结构复杂特性的影响;并对孔隙度、渗透率、弯曲度等物性参数进行相关分析;同时对分形多孔介质中的吸附机理进行了初步探索。
李天阳[10]（2019）在《基于声波特性的碳酸盐岩孔隙结构预测方法研究》文中进行了进一步梳理复杂的次生孔隙结构造成现有测井方法在碳酸盐岩储层评价方面存在很大的误差。不同的测量方式和频率使得无法直接将岩石物理实验结果应用于测井解释中。同时,现有描述地层孔隙结构的成像和核磁等测井方式存在成本高、经验性强等问题。本论文采用室内实验和数值模拟相结合的方法研究了碳酸盐岩孔隙结构对井筒声波传播特性的影响规律。在利用多种声学数据对次生孔隙进行定性识别的基础上,结合人工智能算法建立了碳酸盐岩地层孔隙结构预测方法。实验方面,建立了一种可控孔隙结构参数及分布的碳酸盐岩地层井筒模型制备流程及模拟声波测井方法。以碳酸盐岩岩屑和水泥浆体系的混合物模拟碳酸盐岩地层,利用不同形状和数量的硅胶片和粘线拉直法实现了对大尺度模型中孔隙结构的定量控制。采用希尔伯特黄变换（HHT）在接收信号的时频域内分析了不同孔隙结构模型的声波特性,结果表明,相比于纵波和横波,孔隙结构对于斯通利波波速影响较小,但对其衰减影响较大。波速和振幅与孔隙结构（孔隙纵横比和孔隙尺寸）之间的关系分别可用幂律和对数形式进行描述。孔隙纵横比小于0.1的裂缝会比纵横比较大的粒间孔或溶孔引起更多的衰减。与由孔隙度引起的吸收衰减相比,纵横比和尺寸对声波传播产生相似的衰减机制,即通过在传播路径上增加固液界面进而产生更多的散射衰减。以弹性波动方程为基础,构建了一种二维轴对称复杂孔隙结构井筒声波传播的数值模拟方法,并定量分析了孔隙结构对其声波波速和整道波形的影响。结果表明,在相同孔隙度条件下,幂函数可用于表征孔隙结构与地层声波特性之间的关系。与实验结果类似,裂缝状孔隙会大大降低波速,而纵横比大于0.3的孔隙对波速影响较小。孔隙尺寸较大的模型具有更快的纵横波速度。相比于数值模型结果,利用等效介质理论计算的声波波速偏大。频率变化导致的速度偏差远小于孔隙结构对于波速的影响。在相同孔隙度条件下,功率谱分形维数随着纵横比或尺寸的减小而呈幂函数规律增大。分别利用测井数据深度点和波形信息对地层裂缝发育段进行了识别。结果表明,基于等效介质理论的识别方法在井径较差的情况下依然能准确反映裂缝发育情况。声波时差和双侧向电阻率异常测井曲线的分形维数越大说明地层结构越复杂。利用双树复小波变换得到的声波测井曲线高频能量信息在裂缝发育层段表现出明显的高值。采用主成分分析方法将多种裂缝识别方法进行整合,通过计算因子综合得分对裂缝发育段进行表征,可用于在实际测井解释中快速准确的识别裂缝发育段,避免了少数方法出现偏差时对整体结果稳定性的影响。采用横波分裂方法求取压裂井周围各向异性随时间和空间的变化,实现了对地层大尺度裂缝的识别分析。结果表明,在破裂面附近产生断层损伤区会破坏附近的水力压裂裂缝。通过提取阵列声波数据时频域上的特征参数,以岩心录井和电成像测井资料作为验证手段,建立了一种基于遗传算法的支持向量机裂缝密度预测方法。结果表明,测井声波中高频组分受裂缝影响较大,斯通利波和横波的能量变化对裂缝密度的敏感性最高。相比于时域特征,采用频域特征参数可以更好地反映碳酸盐岩中裂缝的发育程度。以数值模拟得到的阵列声波测井曲线为基础,利用小波变换将一维声波曲线转化成二维时频谱作为卷积神经网络（CNN）的输入数据,建立了基于CNN的孔隙纵横比三分类（裂缝、粒间孔和孔洞）预测方法。在现场岩心描述孔隙结构的基础上,按孔隙纵横比将实际地层孔隙进行分类,利用基于CNN的识别方法对现场阵列声波测井数据进行分析,孔隙类型预测准确度可达到90%以上。该方法通过利用声波波形的整体信息,不仅避免了测井曲线速度拾取中的误差,而且便于扩展应用于整个区块储层。
二、各向异性分形介质模拟（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、各向异性分形介质模拟（论文提纲范文）
（2）多孔介质等效导热系数预测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 多孔介质及其应用背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 多孔介质热传导的正、反问题 |
| 2.1 热传导基本理论 |
| 2.1.1 傅里叶定律 |
| 2.1.2 导热微分方程 |
| 2.1.3 定解条件 |
| 2.2 稳态热传导问题的有限单元法 |
| 2.2.1 有限单元法的发展和现状 |
| 2.2.2 稳态热传导问题的有限单元法求解 |
| 2.3 等效导热系数模型 |
| 2.3.1 串联模型 |
| 2.3.2 并联模型 |
| 2.3.3 Maxwell-Garnett模型 |
| 2.3.4 Bruggeman模型 |
| 2.4 热传导反问题求解方法 |
| 2.4.1 Tikhonov正则化方法 |
| 2.4.2 最小二乘法 |
| 2.4.3 共轭梯度法 |
| 2.4.4 遗传算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 多孔介质及其模型构造方法 |
| 3.1 多孔介质分类 |
| 3.1.1 泡沫型多孔介质 |
| 3.1.2 纤维型多孔介质 |
| 3.1.3 颗粒型多孔介质 |
| 3.2 多孔介质模型 |
| 3.2.1 孔道网格模型 |
| 3.2.2 分形理论模型 |
| 3.2.3 随机四参数模型 |
| 3.2.4 基于实验数据的重构模型 |
| 3.3 多孔介质生成方法 |
| 3.3.1 碳泡沫微观结构 |
| 3.3.2 泡沫球心法 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于ABAQUS有限单元法的反演算法 |
| 4.1 Levenberg-Marquardt算法 |
| 4.1.1 构建LM算法 |
| 4.1.2 LM算法流程 |
| 4.2 泡沫型多孔介质模型等效导热系数预测 |
| 4.2.1 正问题求解 |
| 4.2.2 效率和精度分析 |
| 4.2.4 初值影响 |
| 4.2.5 边界条件的影响 |
| 4.2.6 误差影响及分析 |
| 4.2.7 等效导热系数的预测结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 多孔介质各向异性等效导热系数 |
| 5.1 各向异性理论 |
| 5.1.1 各向异性导热系数矩阵 |
| 5.1.2 考虑多孔介质各向异性的必要性 |
| 5.2 纤维增强多孔介质等效导热系数预测 |
| 5.2.1 碳纤维增强的酚醛树脂材料 |
| 5.2.2 纤维增强的多孔介质模型 |
| 5.2.3 正问题求解 |
| 5.2.4 等效导热系数求解 |
| 5.2.5 误差影响及分析 |
| 5.3 随机颗粒型多孔介质等效导热系数预测 |
| 5.3.1 QSGS算法生成多孔介质模型 |
| 5.3.2 正问题求解 |
| 5.3.3 等效导热系数预测 |
| 5.3.4 误差影响及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 各向异性导热系数在方向上的转换 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（3）构造煤微观结构演化及对瓦斯吸附解吸动力学特性的影响（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 主要研究内容和思路 |
| 2 构造煤的形成分布及结构特征 |
| 2.1 构造煤的地质成因 |
| 2.2 构造煤的分布与突出关系 |
| 2.3 构造煤的宏观与微观变形特征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 构造煤分子结构特征及对成烃影响 |
| 3.1 基于FT-IR的构造煤结构参数演化特征 |
| 3.2 基于X射线衍射的构造煤微晶结构演化特征 |
| 3.3 构造煤~(13)C NMR谱图解析和定量分析 |
| 3.4 构造煤大分子结构及最优几何构型分析 |
| 3.5 构造作用对煤大分子结构演化及成烃的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 构造煤孔隙结构特征及连通性评价 |
| 4.1 孔隙结构测试与分析方法 |
| 4.2 构造作用对孔隙结构特征影响—大孔、介孔 |
| 4.3 构造作用对孔隙结构特征影响—微孔 |
| 4.4 孔隙分形特征及连通复杂性评价 |
| 4.5 构造作用对孔隙结构改造机制 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 构造煤瓦斯吸附特性 |
| 5.1 构造煤的瓦斯吸附试验 |
| 5.2 孔隙结构与瓦斯吸附特性的内在联系 |
| 5.3 基于周期性边界条件下大分子结构的吸附特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 构造煤瓦斯解吸动力学特性与孔隙结构复杂度 |
| 6.1 构造煤的瓦斯解吸特性 |
| 6.2 颗粒煤中瓦斯扩散模式及影响因素 |
| 6.3 颗粒煤的瓦斯扩散系数 |
| 6.4 孔隙结构复杂度评价指数与瓦斯解吸能力的内在联系 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 构造煤瓦斯快速解吸在突出发展中的作用 |
| 7.1 构造煤瓦斯解吸的能量特征 |
| 7.2 构造煤突出煤粒临界粒径的估算 |
| 7.3 构造煤的破碎功 |
| 7.4 构造煤瓦斯快速解吸对突出的作用 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 主要结论、创新点及展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（4）基于细观组构特征的岩石巴西劈裂试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.0 研究背景 |
| 1.1 选题意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 岩石抗拉强度的研究现状 |
| 1.2.2 细观岩石力学模型 |
| 1.2.3 细观岩石组构图像的研究现状 |
| 1.2.4 岩石损伤分形的研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线图 |
| 1.3.1 主要研究内容及研究方案 |
| 1.3.2 技术路线图 |
| 1.4 研究创新点 |
| 2 不同加载方向室内巴西劈裂试验 |
| 2.1 试件制备 |
| 2.2 试验过程 |
| 2.3 试验结果及结论 |
| 3 数值模拟参数匹配及模拟试验结果 |
| 3.1 数值模拟软件简介 |
| 3.2 岩石颗粒度和孔隙度测量 |
| 3.2.1 岩石孔隙度测量 |
| 3.2.2 岩石颗粒度测量 |
| 3.3 岩石结构识别数字图像处理 |
| 3.4 模型匹配结果 |
| 3.5 数值试验结果 |
| 3.6 结构分析 |
| 4 生成不同组构数值模拟及分析 |
| 4.1 生成方法 |
| 4.2 细观结构的表征 |
| 4.3 数值模拟及结果 |
| 5 破坏裂隙分形分析 |
| 5.1 分形维数原理 |
| 5.2 室内相似试验裂隙分形分析 |
| 5.3 控制函数生成结构裂隙分形分析 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（5）岩石破裂声发射监测与压裂缝网形成机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水力压裂缝网形成力学机理 |
| 1.2.2 岩石破裂过程与声发射监测 |
| 1.2.3 真三轴水力压裂模拟实验与动态监测 |
| 1.2.4 改造效果评价 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 研究内容和章节概况 |
| 1.5 技术路线 |
| 第2章 岩石破裂声发射监测系统与分析方法 |
| 2.1 声发射定义与声发射波形 |
| 2.1.1 岩石破裂过程中的声发射 |
| 2.1.2 声发射波形参数 |
| 2.1.3 声发射参数统计分析 |
| 2.2 致密储层声发射监测仪器系统 |
| 2.2.1 致密岩心破裂声发射波形特征 |
| 2.2.2 声发射连续波形采集仪器参数 |
| 2.2.3 探头性能优选射参数 |
| 2.3 多通道声发射全波形自动检测 |
| 2.3.1 声发射事件检测 |
| 2.3.2 多通道声发射探头布置 |
| 2.4 多通道声发射定位方法 |
| 2.4.1 绝对定位方法 |
| 2.4.2 相对定位方法 |
| 2.4.3 定位误差分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 声发射震源机制分析与裂缝参数表征 |
| 3.1 岩石破裂震源机制表征与求解 |
| 3.1.1 震源机制的表征 |
| 3.1.2 矩张量的计算 |
| 3.2 岩石破裂震源机制矩张量分析 |
| 3.2.1 岩石破裂震源矩张量 |
| 3.2.2 矩张量分解与破裂性质 |
| 3.2.3 裂缝矩张量表征 |
| 3.3 裂缝的几何参数表征 |
| 3.3.1 裂缝面的法向量与滑移向量 |
| 3.3.2 裂缝的体积 |
| 3.3.3 裂缝的张开度与面积 |
| 3.4 各向异性对裂缝震源分析的影响 |
| 3.4.1 波速各向异性的影响 |
| 3.4.2 各向异性弹性本构的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 致密储层岩石破裂声发射监测与破裂机理研究 |
| 4.1 致密储层岩心样品和力学实验仪器 |
| 4.1.1 实验设计 |
| 4.1.2 实验设备与监测方法 |
| 4.1.3 岩心样品的非均质性 |
| 4.1.4 致密岩心中的天然裂隙形态 |
| 4.2 实验结果 |
| 4.2.1 应力-应变曲线 |
| 4.2.2 声发射率 |
| 4.2.3 b值随时间的变化 |
| 4.3 致密储层岩心裂缝扩展过程讨论 |
| 4.3.1 破裂过程中张-剪破裂 |
| 4.3.2 天然裂隙对声发射率的影响 |
| 4.3.3 天然裂隙激活的应力条件 |
| 4.3.4 天然裂隙对裂缝扩展的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 致密储层水力压裂声发射监测与破裂机理研究 |
| 5.1 水力压裂声发射监测实验 |
| 5.1.1 实验系统与参数设置 |
| 5.1.2 实验样品与力学性质 |
| 5.1.3 实验方案设计和实验过程 |
| 5.2 水力压裂声发射监测数据与处理 |
| 5.2.1 压裂实验曲线与声发射全波形特征 |
| 5.2.2 压裂声发射活动性特征 |
| 5.2.3 水力裂缝定位与CT扫描结果 |
| 5.2.4 实验系统与参数设置 |
| 5.3 水力压裂实验声发射分析 |
| 5.3.1 压裂过程中的波速变化 |
| 5.3.2 压裂过程中的岩石破裂声发射波形 |
| 5.3.3 不同岩石水力裂缝扩展对比 |
| 5.3.4 不同压裂液体系破裂效果对比 |
| 5.3.5 变排量加载过程中的声发射分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于声发射监测的压裂缝网形成机理研究 |
| 6.1 致密储层压裂起裂过程 |
| 6.1.1 流体激活井口周围天然裂隙 |
| 6.1.2 初始起裂裂缝性质 |
| 6.1.3 流体作用下的起裂模型分析 |
| 6.2 致密储层压裂扩展过程 |
| 6.2.1 水力裂缝扩展过程中的剪切破裂 |
| 6.2.2 水力裂缝穿透天然裂缝 |
| 6.3 裂缝尖端的非稳态扩展过程 |
| 6.3.1 流体压力传播 |
| 6.3.2 裂缝尖端的剪切作用 |
| 6.4 微裂隙体系对缝网形成的影响 |
| 6.5 水力压裂缝网形成的力学机理 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 人工裂缝网络表征和定量评价 |
| 7.1 线性离散网络 |
| 7.1.1 线性离散裂缝网络建立 |
| 7.1.2 线性离散裂缝网络参数 |
| 7.1.3 水力压裂模拟实验线性离散裂缝网络表征 |
| 7.2 三维离散裂缝网络 |
| 7.2.1 三维离散裂缝网络建立 |
| 7.2.2 三维离散裂缝网络参数 |
| 7.2.3 水力压裂模拟实验三维离散裂缝网络表征 |
| 7.3 裂缝网络定量评价 |
| 7.3.1 裂缝长度分形特征 |
| 7.3.2 裂缝空间分形分析 |
| 7.3.3 声发射b值与分形参数 |
| 7.3.4 有效改造体积讨论 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 结论及建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）液态CO2循环冲击致裂煤体孔隙结构及损伤力学特征研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及存在问题 |
| 1.3 存在主要问题 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 总体研究思路 |
| 1.6 主要研究进展及成果 |
| 2 循环液态CO_2致裂实验模拟平台与方法体系 |
| 2.1 CO_2基本物理性质 |
| 2.2 实验模拟平台 |
| 2.3 试样选取与制备 |
| 2.4 实验模拟方法体系 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于低场核磁共振的煤体孔隙结构演化规律研究 |
| 3.1 低场核磁共振基本测试原理 |
| 3.2 实验设计与流程 |
| 3.3 煤体表观温度场监测及裂隙演化 |
| 3.4 循环液态CO_2作用后煤体的孔隙结构演化规律 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 不同循环参量液态CO_2作用煤体的力学响应及劣化规律研究 |
| 4.1 实验模拟设计 |
| 4.2 液态CO_2循环作用煤体抗压强度实验结果 |
| 4.3 液态CO_2循环作用下煤体的劣化规律研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 液态CO_2循环作用煤体的声速演化特性研究 |
| 5.1 3D-XRM介绍及其测试 |
| 5.2 液态CO_2循环作用煤体的声速演化规律研究 |
| 5.3 液态CO_2循环作用煤岩声-力耦合关系研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 液态CO_2循环作用煤岩体空间断裂特征研究 |
| 6.1 实验系统和样品准备 |
| 6.2 液态CO_2循环作用试样致裂结果研究 |
| 6.3 地应力作用下液态CO_2循环致裂机制探究 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 液态CO_2循环致裂方法在能源开采领域的潜在应用探讨 |
| 7.1 基于椭圆型裂隙模型的裂隙特征参量研究 |
| 7.2 液态CO_2循环作用后裂隙演化模式探究 |
| 7.3 液态CO_2循环致裂方法的潜在应用 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 主要结论、创新点及展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 学位论文数据集 |
（7）季冻区草炭土细观结构及其力学特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 草炭土的形成、界定及分布 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 CT技术在土体细观结构中应用研究现状 |
| 1.3.2 离散元法在土细观力学中应用研究现状 |
| 1.3.3 草炭土结构特性研究现状 |
| 1.3.4 草炭土力学特性研究现状 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 论文主要创新点 |
| 第二章 研究区概况及草炭土的基本性质 |
| 2.1 研究区概况 |
| 2.1.1 地理位置 |
| 2.1.2 气象条件 |
| 2.1.3 地形地貌 |
| 2.1.4 水文条件 |
| 2.2 草炭土样品采集 |
| 2.3 草炭土地层年代和结构 |
| 2.3.1 地层年代 |
| 2.3.2 地层结构 |
| 2.4 草炭土物质组成和结构特征 |
| 2.4.1 物质组成 |
| 2.4.2 结构特征 |
| 2.5 草炭土物理特性 |
| 2.6 草炭土力学性质 |
| 2.6.1 抗剪强度 |
| 2.6.2 压缩性 |
| 2.7 草炭土水理性质 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 基于CT技术的季冻区草炭土细观结构表征 |
| 3.1 显微CT三维立体成像技术 |
| 3.1.1 X射线的特性 |
| 3.1.2 显微CT的基本原理 |
| 3.2 CT试验方案 |
| 3.2.1 扫描样品制备 |
| 3.2.2 扫描设备及流程 |
| 3.2.3 二维断层图重建 |
| 3.3 草炭土CT图像处理 |
| 3.3.1 图像剪裁 |
| 3.3.2 图像增强 |
| 3.3.3 图像去噪 |
| 3.3.4 图像分割 |
| 3.4 草炭土三维重构 |
| 3.5 代表性单元体积分析 |
| 3.6 草炭土细观结构定性分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 季冻区草炭土细观孔隙结构特征分析研究 |
| 4.1 草炭土孔隙率定量表征分析 |
| 4.2 草炭土孔隙结构的几何特性分析 |
| 4.2.1 孔隙比表面积 |
| 4.2.2 孔隙形状 |
| 4.2.3 孔径分布 |
| 4.2.4 孔隙各向异性 |
| 4.2.5 孔隙分形维数 |
| 4.3 草炭土孔隙结构的拓扑特性分析 |
| 4.3.1 孔隙迂曲度 |
| 4.3.2 孔隙配位数 |
| 4.3.3 孔隙连通密度 |
| 4.4 草炭土渗透特性分析 |
| 4.4.1 渗透率计算 |
| 4.4.2 渗透率相关参数关系分析 |
| 4.5 冻融作用下草炭土孔隙特征细观变化 |
| 4.5.1 冻融循环试验方案 |
| 4.5.2 CT试验图像处理 |
| 4.5.3 孔隙结构定性分析 |
| 4.5.4 孔隙率的变化 |
| 4.5.5 孔隙数量和分布的变化 |
| 4.5.6 分形维数的变化 |
| 4.5.7 连通性的变化 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 草炭土颗粒流数值模型的构建 |
| 5.1 颗粒流离散元理论基础 |
| 5.1.1 基本对象 |
| 5.1.2 基本假设 |
| 5.1.3 计算过程 |
| 5.1.4 模拟流程 |
| 5.2 草炭土三轴试验数值模型 |
| 5.2.1 基本元素的模拟 |
| 5.2.2 接触模型的选取 |
| 5.2.3 边界条件与荷载条件 |
| 5.3 草炭土模型的参数校准 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 草炭土三轴试验的细观力学分析 |
| 6.1 草炭土不同围压下三轴试验分析 |
| 6.1.1 接触力链分析 |
| 6.1.2 位移场和速度场分析 |
| 6.1.3 植物纤维表面作用的法向力 |
| 6.1.4 颗粒滑动 |
| 6.1.5 配位数分析 |
| 6.1.6 纤维张力 |
| 6.2 草炭土结构各向异性分析 |
| 6.2.1 草炭土强度的各向异性 |
| 6.2.2 强接触网络中不同接触作用 |
| 6.2.3 组构分析 |
| 6.2.4 土颗粒与纤维界面相互作用 |
| 6.2.5 纤维张力 |
| 6.2.6 能量变化分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 进一步工作的建议与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（8）多孔介质内水合物相变过程渗流特性多尺度研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 天然气水合物简介 |
| 1.2 天然气水合物开采 |
| 1.3 水合物相变过程渗透率研究现状 |
| 1.3.1 孔隙尺度 |
| 1.3.2 岩心尺度 |
| 1.3.3 场地尺度 |
| 1.4 本文研究思路 |
| 2 水合物孔隙行为演化数值模型研究 |
| 2.1 水合物孔隙行为演化数值模型构建 |
| 2.1.1 物理模型 |
| 2.1.2 数学模型 |
| 2.1.3 模型验证 |
| 2.2 水合物孔隙行为演化规律研究 |
| 2.2.1 模拟区域与初始、边界条件 |
| 2.2.2 多相流运移对水合物孔隙行为的影响 |
| 2.2.3 水合物孔隙行为空间演化规律 |
| 2.3 多孔介质特性随水合物孔隙行为演化的定量研究 |
| 2.3.1 孔隙结构参数随水合物孔隙行为的演化 |
| 2.3.2 渗透率随水合物孔隙行为的演化 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 水合物岩心渗透率预测模型研究 |
| 3.1 水合物岩心骨架渗透率研究 |
| 3.1.1 孔隙结构的核磁共振成像表征与K-C模型构建 |
| 3.1.2 多种天然水合物岩心骨架孔隙度-渗透率关系分析 |
| 3.1.3 天然水合物岩心骨架K-C模型构建与适用性分析 |
| 3.2 水合物相变引起的岩心渗透率变化预测模型研究 |
| 3.2.1 基于水合物孔隙行为演化的岩心渗透率变化预测模型构建 |
| 3.2.2 多组渗透率测量数据的模型预测 |
| 3.3 岩心内水合物分解过程的数值模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 中国南海神狐地区水合物藏生产性能评价 |
| 4.1 水合物藏生产过程的数值模拟 |
| 4.2 渗透率各向异性对水合物藏生产过程的影响 |
| 4.2.1 模拟区域与初始、边界条件 |
| 4.2.2 渗透率各向异性对产气性能影响 |
| 4.2.3 渗透率各向异性对温压场演化影响 |
| 4.3 裂隙填充型水合物藏生产性能评价 |
| 4.3.1 模拟区域与初始、边界条件 |
| 4.3.2 水合物填充裂隙对物理场演化规律影响 |
| 4.3.3 水合物填充裂隙对生产性能影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 水合物赋存多孔结构的三维二值化矩阵转化 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）颗粒型储层中的分形行为及其对传质过程的控制（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 分形理论 |
| 1.2.2 多孔介质的描述与表征 |
| 1.2.3 分形多孔介质物性参数研究 |
| 1.2.4 煤层气的吸附理论研究 |
| 1.2.5 当前存在的问题 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 分形多孔介质模型及渗流模拟技术 |
| 2.1 分形拓扑理论 |
| 2.2 多孔介质模型构建方法 |
| 2.2.1 QSGS方法 |
| 2.2.2 PSF模型 |
| 2.3 格子Boltzmann方法 |
| 2.3.1 格子Boltzmann基本理论 |
| 2.3.2 DnQb模型 |
| 2.3.3 边界处理条件 |
| 2.3.4 格子系统与物理系统的单位转换 |
| 2.4 煤储层中煤层气的吸附/解吸理论 |
| 2.4.1 吸附/解吸理论 |
| 2.4.2 吸附/解吸模型 |
| 2.4.3 影响煤层气吸附/解吸过程的因素 |
| 2.5 小结 |
| 3 广义分形多孔介质定量表征原理与方法 |
| 3.1 构建原理 |
| 3.2 构建方法 |
| 3.3 有效性验证 |
| 3.4 拓扑空间下储层孔隙结构的复杂特性 |
| 3.4.1 Hxy对多孔介质各向异性的影响 |
| 3.4.2 行为复杂性同其量化参数D之间的关系 |
| 3.5 小结 |
| 4 拓扑参数对多孔介质物性参数的影响 |
| 4.1 孔渗关系 |
| 4.1.1 孔隙度 |
| 4.1.2 渗透率 |
| 4.1.3 孔-渗关系 |
| 4.2 弯曲度 |
| 4.3 小结 |
| 5 分形多孔介质中多相间的交互作用 |
| 5.1 多相分形多孔介质模型构建原理 |
| 5.2 模型结果与分析 |
| 5.3 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要成果及结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（10）基于声波特性的碳酸盐岩孔隙结构预测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 不同孔隙结构碳酸盐岩井筒声波测井的物理模拟 |
| 2.1 井筒模型制备方法 |
| 2.1.1 地层模拟方案 |
| 2.1.2 孔隙填充方案 |
| 2.2 声学测量和处理方法 |
| 2.3 孔隙结构对声波传播的影响 |
| 2.3.1 孔隙度对声波的影响 |
| 2.3.2 孔隙纵横比对声波的影响 |
| 2.3.3 孔隙尺寸对声波的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 不同孔隙结构碳酸盐岩声波测井数值模拟方法 |
| 3.1 不同孔隙结构碳酸盐岩地层井筒几何模型 |
| 3.1.1 数学模型描述 |
| 3.1.2 模型参数设定 |
| 3.1.3 数据处理方法 |
| 3.1.4 模型可重复性测试 |
| 3.2 模型参数对波速的影响 |
| 3.2.1 孔隙纵横比对波速的影响 |
| 3.2.2 孔隙尺寸对波速的影响 |
| 3.2.3 声波频率对波速的影响 |
| 3.3 孔隙结构对波形的影响 |
| 3.3.1 孔隙结构对频率信息的影响 |
| 3.3.2 孔隙结构对分形维数的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于声波传播特性的裂缝发育段识别方法 |
| 4.1 基于深度点信息的裂缝发育段识别方法 |
| 4.1.1 常规测井资料预处理 |
| 4.1.2 常规储层裂缝识别方法 |
| 4.1.3 基于等效介质理论的孔隙类型识别方法 |
| 4.1.4 现场数据计算实例 |
| 4.2 基于波形处理的裂缝发育段识别方法 |
| 4.2.1 基于分形理论的处理方法 |
| 4.2.2 基于双树复小波的多尺度分析 |
| 4.2.3 现场数据计算实例 |
| 4.3 基于主成分分析的裂缝综合识别方法 |
| 4.3.1 主成分分析流程 |
| 4.3.2 现场数据计算实例 |
| 4.4 基于横波分裂各向异性的裂缝预测 |
| 4.4.1 数据准备 |
| 4.4.2 基于横波分裂的各向异性测量 |
| 4.4.3 解释与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于阵列声波测井的孔隙结构预测方法 |
| 5.1 基于GA-SVM的裂缝密度预测方法 |
| 5.1.1 基于HHT的声波信号特征提取 |
| 5.1.2 GA-SVM方法参数优化 |
| 5.1.3 现场数据实例 |
| 5.2 基于卷积神经网络的孔隙结构识别方法 |
| 5.2.1 研究方法 |
| 5.2.2 数值模型CNN的孔隙纵横比预测 |
| 5.2.3 基于岩心分析CNN的孔隙纵横比预测 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、各向异性分形介质模拟（论文参考文献）
- [1]岩体力学发展的一些回顾与若干未解之百年问题[J]. 赵阳升. 岩石力学与工程学报, 2021(07)
- [2]多孔介质等效导热系数预测方法研究[D]. 黄坤. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]构造煤微观结构演化及对瓦斯吸附解吸动力学特性的影响[D]. 王振洋. 中国矿业大学, 2020(07)
- [4]基于细观组构特征的岩石巴西劈裂试验研究[D]. 杜广盛. 内蒙古科技大学, 2020(01)
- [5]岩石破裂声发射监测与压裂缝网形成机理研究[D]. 吴珊. 中国石油大学(北京), 2020(02)
- [6]液态CO2循环冲击致裂煤体孔隙结构及损伤力学特征研究[D]. 徐吉钊. 中国矿业大学, 2020
- [7]季冻区草炭土细观结构及其力学特性研究[D]. 巩林贤. 吉林大学, 2020(08)
- [8]多孔介质内水合物相变过程渗流特性多尺度研究[D]. 韩冬艳. 大连理工大学, 2020(01)
- [9]颗粒型储层中的分形行为及其对传质过程的控制[D]. 张朔. 河南理工大学, 2019(07)
- [10]基于声波特性的碳酸盐岩孔隙结构预测方法研究[D]. 李天阳. 中国石油大学(华东), 2019(01)