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中国科学院武汉岩土力学研究所揭示土体蒸发过程中的真实界面蒸发（图）
土体 蒸发过程 真实界面
2023/9/25
在土壤水蒸发过程中，水的气化仅发生在气-液界面上而非表观土壤表面。气-液界面的演化在蒸发过程中占据主导性作用。研究不同饱和度下的界面特性，对于剖析土壤水分蒸发的关键机制颇为重要。
深埋硬岩隧道（洞）开挖卸荷致使围岩极高储能快速释放、诱发完整硬岩或断层瞬间动态断裂滑移与地震动波辐射，从而诱发隧道断裂型岩爆灾害。这制约了川藏铁路、锦屏二级引水隧洞等国家重大工程的安全建设。目前，断裂型岩爆震源动态断裂过程的力学描述相对匮乏，断裂型岩爆发生机理解译不清，由断裂型岩爆诱发的近场强地震动难以准确定量预测，限制了深埋隧洞断裂型岩爆危害性评估与防控措施的科学制定。
大型复杂深部地下工程中，由于地质条件复杂、测试成本高、现场测量条件有限，导致原位地应力测量数据有限，难以反映工程区域初始地应力场的宏观分布规律。初始地应力场数值反演指基于有限应力实测点与仿真地质模型，模拟重力与构造运动并叠加形成目标应力场的过程，是由点到场的反分析过程。目前，三维初始地应力场数值反演中的关键问题在于确定各反演自变量的权重系数，却忽略地表形貌、断层节理等复杂地质条件会强制扰动局部区域...
随着我国国民经济建设的持续快速发展以及西部大开发战略的实施，一大批大型岩体工程正在或即将营建。在交通工程领域，长度达数公里乃至数十公里的公路和铁路隧道因地势险要和部位关键，成为交通、铁路等生命线工程的主体结构与咽喉(如川藏铁路)。近一个世纪以来，世界范围内发生的一系列大地震使众多的岩体工程遭受震害，强地震动的影响乃至诱发的破坏已成为不可避免的工程建设难题，开展地震动态响应规律研究是重大工程建设的迫...
与油气储层紧邻的上、下地层分别称之为顶板和底板，顶底板和储层的力学特性差异直接影响着油气资源的保存和水力裂缝的扩展。传统的油气资源保存条件评价主要围绕顶底板的孔隙结构、热演化、构造活动和埋藏历史等方面展开，属于构造地质学的范畴，极少从力学角度揭示顶底板的变形和破裂机制。
硅藻土通常是湖沼或海洋环境下形成的微生物化学沉积物，主要成分是硅藻外骨骼化石（SiO2· nH2O），多发育在古近纪、新近纪和第四纪地层中，在全球环太平洋地震带相邻陆地与深海广泛分布。独特的生物成因造就这类土具有特殊的物理与力学性质，根据土质分类硅藻土常被归为粉质土，但却具有黏性土的物性指标，表现为高比表面积(>100m2/g)，低密度 (< 1.0 g/cm3)，高含水率(最大可达 450%)以...
岩体是一种材料非均质和多结构面的复杂系统，岩体系统的三维数值建模一直是一个非常具有挑战性的课题。数值流形法采用两套独立的覆盖系统，可以在一个统一的框架内求解连续和非连续问题，因此数值流形法近年来广泛应用于各类岩石力学问题。然而，由于缺乏成熟的三维前处理工具，目前的研究主要集中在二维数值流形法上，三维数值流形法在岩石力学问题上的应用非常有限。
岩体结构的质量评估对工程的设计与施工、工期和造价以及施工人员的生命安全至关重要，传统的钻孔光学图像往往只能反映钻孔孔壁的二维图像信息，形成的柱状图为虚拟的三维岩芯图，难以量化钻孔轮廓以及岩石构成等信息，无法为岩体结构的识别和分析提供更加丰富的数据来源。
接触作用一直是岩体结构面的主要力学行为，结构面的破坏是引起岩体破坏的最主要因素。在接触问题的研究中，网格的划分以及网格的畸形影响计算结果的精确度。随着近十年计算机技术和数值方法的发展。虚单元法的出现为研究者们提供了一种新的思路。
颗粒的形貌特征一直是影响岩土颗粒材料力学特性的重要因素。随着近十年来观测手段的发展和计算机技术的成熟，数值模拟方法的兴起为研究者们提供了新的研究思路。如何在数值模拟软件中重构出复杂且满足形貌特征的虚拟颗粒成为了研究者们首要面临的问题。
二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术作为大规模温室气体减排技术，有望成为未来我国实现碳中和的重要选项之一。CO2地质封存目标储层深度较大，CO2沿井筒注入或泄漏过程中温度压力变化幅度大，或导致CO2发生相变，进而影响注入或泄漏特征，而目前在二氧化碳地质封存领域缺乏考虑CO2相变过程的井筒-储层全耦合数值模拟研究。
二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术作为一种大规模温室气体减排技术，有望成为未来我国实现碳中和的重要选项之一。CO2地质封存目标储层深度较大，CO2沿井筒注入或泄漏过程中温度压力变化幅度大，这可能导致CO2发生相变，进而影响注入或泄漏特征，但目前在二氧化碳地质封存领域仍然缺乏考虑CO2相变过程的井筒-储层全耦合数值模拟研究。
在二氧化碳地质利用与封存（CCUS）技术类别中，二氧化碳强化咸水开采（CO2-EWR）技术可以实现大规模的二氧化碳深度减排。中国适合CO2-EWR技术的盆地分布面积大，碳封存潜力巨大。揭示二氧化碳注入到储层中的运移特征和封存规律对CO2-EWR储层储量预测以及碳封存体安全性评估有重要意义。实际的砂岩目标储层中常常出现单层或多层粘土夹层，对地下流体的运移具有不可忽视的影响，揭示复杂粘土夹层对二氧化碳...
在二氧化碳地质利用与封存（CCUS）技术类别中，二氧化碳强化咸水开采（CO2-EWR）技术可以实现大规模的二氧化碳深度减排。中国适合CO2-EWR技术的盆地分布面积大，碳封存潜力巨大。揭示二氧化碳注入到储层中的运移特征和封存规律对CO2-EWR储层储量预测以及碳封存体安全性评估有重要意义。实际的砂岩目标储层中常常出现单层或多层粘土夹层，对地下流体的运移具有不可忽视的影响，揭示复杂粘土夹层对二氧化碳...
中国科学院武汉岩土力学研究所提出深部洞室脆性岩体开挖损伤区综合预测方法（图）
深部洞室 脆性岩体 损伤区
2022/9/13
地下工程中的围岩开挖损伤区（EDZ）是指开挖后岩体力学和水力性质发生可测量和不可逆转变化的区域。EDZ范围是优化深部地下洞室开挖支护方案的重要参数。与传统的工程实践和经验方法相比，基于EDZ范围的支护设计可大幅降低支护成本。因此，准确预测深部地下洞室开挖过程中的全局EDZ范围对深部地下岩体工程项目具有重要意义。然而，在复杂大型深部地下洞室中，原位测量技术只能测量特定线路或有限洞段岩体中的EDZ范围...