本論文以重慶市石柱土家族自治縣龍馬溪組黑色頁(yè)巖為研究對(duì)象,運(yùn)用了實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)與理論分析和數(shù)值模擬等方法,系統(tǒng)性地開展了真三軸應(yīng)力條件下頁(yè)巖力學(xué)特性及滲透機(jī)理研究。首先完成了一系列頁(yè)巖基礎(chǔ)物理力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn);然后利用“多功能真三軸流固耦合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行了真三軸應(yīng)力條件下不同中間主應(yīng)力、不同層理方向的加卸載滲流實(shí)驗(yàn)和不同中主應(yīng)力系數(shù)、不同氣體壓力梯度的加載滲流實(shí)驗(yàn);最后利用以有限單元法為基礎(chǔ)的多物理場(chǎng)耦合分析軟件COMSOL Multiphysics^?,對(duì)真三軸應(yīng)力條件下中間主應(yīng)力ζ₂加載路徑下的頁(yè)巖流固耦合進(jìn)行了數(shù)值模擬。綜合以上實(shí)驗(yàn)研究可得到以下主要結(jié)論:（1）該頁(yè)巖的單軸抗壓強(qiáng)度（UCS）為98.33 MPa。在氮?dú)馕椒ǹ紫秾?shí)驗(yàn)中,頁(yè)巖屬于IV型等溫線、H3型滯后環(huán),BET比表面積為9.92 m²/g。該頁(yè)巖平均孔徑為16.84 nm,且具有納米級(jí)孔隙分布范圍廣,非均一性強(qiáng)的特點(diǎn)。在壓汞法孔隙實(shí)驗(yàn)中,該頁(yè)巖納米級(jí)孔隙發(fā)育,孔徑主要分布在10～220 nm之間。試件中10～100nm孔隙占比約為60%;101～...

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 應(yīng)力與層理方向?qū)?yè)巖力學(xué)和滲透特性的影響研究現(xiàn)狀
        1.2.2 應(yīng)力與壓力梯度對(duì)頁(yè)巖力學(xué)和滲透特性的影響研究現(xiàn)狀
        1.2.3 頁(yè)巖滲流有限元分析研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與頁(yè)巖物理力學(xué)性質(zhì)
    2.1 概述
    2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    2.3 頁(yè)巖物理力學(xué)性質(zhì)
        2.3.1 頁(yè)巖試件樣品與制備
        2.3.2 頁(yè)巖單軸抗壓強(qiáng)度
        2.3.3 氮?dú)馕椒?yè)巖孔隙實(shí)驗(yàn)
        2.3.4 壓汞法頁(yè)巖孔徑分布實(shí)驗(yàn)
    2.4 本章小結(jié)
3 中間主應(yīng)力與層理方向?qū)?yè)巖力學(xué)和滲透特性的影響
    3.1 概述
    3.2 實(shí)驗(yàn)方案
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        3.3.1 頁(yè)巖變形與滲透特性分析
        3.3.2 頁(yè)巖滲透率對(duì)中間主應(yīng)力的敏感性分析
        3.3.3 頁(yè)巖在中間主應(yīng)力加卸載過程中的損傷分析
    3.4 本章小結(jié)
4 中主應(yīng)力系數(shù)與壓力梯度對(duì)頁(yè)巖力學(xué)和滲透特性的影響
    4.1 概述
    4.2 實(shí)驗(yàn)方案
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        4.3.1 中主應(yīng)力系數(shù)對(duì)頁(yè)巖滲透率的影響
        4.3.2 頁(yè)巖滲透率應(yīng)力敏感性分析
    4.4 本章小結(jié)
5 基于COMSOL的頁(yè)巖流固耦合有限元分析
    5.1 概述
    5.2 COMSOLMultiphysics?有限元仿真軟件
    5.3 控制方程
        5.3.1 達(dá)西滲流控制方程
        5.3.2 頁(yè)巖變形平衡方程
        5.3.3 基于有效應(yīng)力的頁(yè)巖滲透率模型
    5.4 頁(yè)巖流固耦合數(shù)值模擬
        5.4.1 數(shù)值模型的建立
        5.4.2 模型定解條件與物性參數(shù)
        5.4.3 數(shù)值模擬結(jié)果與驗(yàn)證
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 本文的研究成果及結(jié)論
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 后續(xù)研究工作及展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
    B.作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目
    C.作者在攻讀碩士學(xué)位期間獲得的獎(jiǎng)勵(lì)



本文編號(hào)：4044428