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周家作: 作品数：35 被引量：297H指数：10; 供职机构：中国科学院武汉岩土力学研究所更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划冻土工程国家重点实验室开放基金更多>>; 相关领域：建筑科学天文地球交通运输工程石油与天然气工程更多>>

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正冻土水热迁移的移动泵模型被引量：7: 2016年; 通过引入脉冲函数将流量边界条件转化为源(汇)项,冻结锋面处的假想泵从未冻土中抽吸水分并储存在冻结锋面附近的狭窄区域.将水分扩散方程在整体求解域上等效分解为两个方程,避免了处理移动冻融边界的难题.在一个分解方程中引入汇项以表达未冻区水分的流出,在另一个分解方程中引入相同大小的源项以表达冻土中水分的聚集.将移动泵模型相关场方程和变量输入COMSOL M ultiphysics模拟软件的数学模块中,对一个封闭系统非饱和土冻结过程中水分和温度的变化过程进行了数值模拟,将模拟结果与前人试验和模拟结果进行了对比.; 周家作韦昌富李东庆魏厚振; 关键词：冻土数值模拟

基于广义Clapeyron方程的含盐土冻结特征曲线模型: 2020年; 未冻水质量分数是评估盐渍土和滨海地区土体冻结过程地层稳定性的关键参数,其主要影响因素为温度和盐的质量分数.基于考虑溶质效应的广义Clapeyron方程,通过无盐分土冻结特征曲线得到冻土吸力的微分形式,联合考虑残余水的质量分数的Books-Corey模型,推导出在任意盐的质量分数和温度条件下冻土中未冻水质量分数的理论模型.开展冻结试验,利用核磁共振法获得不同水的质量分数、盐的质量分数下粉质黏土和粉土的冻结特征曲线.试验结果表明:未冻水质量分数随温度降低呈指数函数递减,在同一温度下未冻水质量分数随着初始溶液浓度的增加近似呈线性增加,不同初始水的质量分数下的无盐土体冻结特征曲线具有一致性,粉土相对于粉质黏土更容易达到残余状态.将理论模型与试验数据进行对比,验证了该模型能够较为合理地预测含盐土体的冻结特征曲线.; 孟祥传周家作韦昌富陈盼张坤沈正艳; 关键词：化学势核磁共振

饱和粉土冻结过程中的水分迁移试验研究被引量：30: 2016年; 改变边界温度和土样高度,对饱和粉土进行了冻结试验,研究其水分迁移、水分重分布、冻胀和冰透镜体的发展规律。试验结果表明:当温度稳定时,水分持续迁移到冻结锋面附近,含水率急剧增大,易形成冰透镜体。饱和粉土冰透镜体几何形态较为规则,无枝状交叉结构,已冻土为整体状且无网状裂隙。冻结过程中存在起始冻胀时间,在起始冻胀时间之前,土中水分被排出,冻胀发生之后水分补给到冻土中,且补给水分产生的冻胀量和总冻胀量数值接近。土样高度影响水分迁移量和冻胀量,土样越高,冻胀量越小,冻土含水率增量越小,但水分增量分布区域越分散,且起始冻胀时间越长。; 魏厚振周家作韦昌富陈盼; 关键词：冻土饱和粉土水分迁移冻胀

基于均匀化理论的含水合物土弹塑性本构模型被引量：5: 2021年; 将含水合物土视为由土颗粒、孔隙流体及水合物晶体构成的复合材料,其中水合物晶体视为复合材料的夹杂相,其余部分为基质项。分别采用砂土状态相关的临界状态弹塑性模型和弹脆性模型描述基质相和夹杂相的本构关系,同时引入水合物活度因子表示变形过程中可有效承担荷载的水合物的比例。在基质相和夹杂相各自力学性质的基础上,基于细观力学理论中的Eshelby等效夹杂理论和Mori-Tanaka均匀化方法,推导了含水合物土的等效弹塑性刚度矩阵,建立了在不同围压、不同水合物含量及赋存模式等条件下,可考虑含水合物土的赋存模式、强度、应变软化、剪胀等特性的弹塑性本构模型。模型物理意义明确、形式简单且参数易通过简单的室内试验获取。通过已有试验数据对模型进行了验证,结果表明,模型可较好地描述不同试验条件下含水合物土的力学特性。; 梁文鹏周家作陈盼陈盼; 关键词：均匀化理论弹塑性本构模型

土体的冻结特征曲线和持水特性: 土水特征曲线(SWCC)是一个很重要的本构关系,表征土体的持水特性.定义为孔隙水势能与含水率之间的关系,在非饱和土中可以用来描述流动现象以及力学行为等.另外,冻土的冻结特征曲线(SFC)表示液态水的势能与未冻水含量之间的...; 马田田韦昌富周家作田慧会; 关键词：土体土水特征曲线分子间作用力核磁共振; 文献传递

土体的冻结特征曲线和持水特性: 土水特征曲线（SWCC）是一个很重要的本构关系,表征土体的持水特性。定义为孔隙水势能与含水率之间的关系,在非饱和土中可以用来描述流动现象以及力学行为等。另外,冻土的冻结特征曲线（SFC）表示液态水的势能与未冻水含量之间的...; 马田田韦昌富周家作田慧会; 关键词：土水特征曲线分子间作用力核磁共振; 文献传递

土体的冻结特征曲线和持水特性被引量：14: 2015年; 土水特征曲线(SWCC)是一个很重要的本构关系,表征土体的持水特性。定义为孔隙水势能与含水率之间的关系,在非饱和土中可以用来描述流动现象以及力学行为等。另外,冻土的冻结特征曲线(SFC)表示液态水的势能与未冻水含量之间的关系,也可以作为持水特性的表征。采用压力板仪和蒸汽平衡法获得整个含水率范围内黏土和粉土的土水特征曲线;同时采用低温恒温冷浴结合核磁共振系统(NMR)获得粉土和黏土的冻结特征曲线。根据冻土的冻融循环与土体的干湿循环特性的相似性,通过测量到的温度利用Clapeyron方程来计算对应含水率下的孔隙水势能。采用该冻结方法得到的孔隙水势能和含水率之间的关系与测试到的SWCC对比可知,由于气体或冰的存在使得孔隙水的势能不同,这可能是由于冰和气体使得土颗粒对孔隙水的相互作用不同。根据表面化学的概念,提出分子间作用力与吸附水膜厚度之间的关系,用来描述处于吸附状态的持水特性。; 马田田韦昌富周家作田慧会; 关键词：土水特征曲线分子间作用力核磁共振

天然气水合物开采的土力学问题:现状与挑战被引量：25: 2020年; 有效确定含天然气水合物(以下简称水合物)沉积物的工程力学特性并厘清其随水合物分解过程的变化规律,是实现水合物安全、高效开采的前提和保证。为此,围绕水合物开采过程所涉及的关键土力学问题,从物理力学特性的关键测试技术、沉积物的力学特性、含水合物沉积物的物理力学模型、水合物开采过程土力学多场耦合数值模拟等方面,分析和评述了国内外最新相关研究现状、存在的缺陷与不足,进而探讨了上述研究方向未来的发展趋势。结论认为,尽管经过20多年来的发展,有关水合物开采的理论、方法和技术均取得了显著的进展,但从岩土力学的角度来看,目前仍然面临着以下挑战:①大尺度含水合物沉积物试样的人工制备;②含水合物沉积物微细观组构的精细探测与定量表征;③组构变化对含水合物沉积物力学特性的影响机理与规律;④开采扰动下,流沙发生的条件及对储层稳定性的影响机制;⑤开采扰动下,多相多组分含水合物储层的多过程耦合问题;⑥水合物分解/生成条件下,含水合物沉积物的本构响应;⑦有关水合物开采过程数学模型的适定性问题;⑧高效稳定的水合物开采过程数值模型的全耦合解法。; 韦昌富颜荣涛田慧会周家作李文涛马田田陈盼; 关键词：天然气水合物沉积物土力学力学特性测试技术

考虑沉积物孔隙毛细效应影响的宏观相平衡模型被引量：5: 2019年; 天然气水合物(以下简称水合物)的相平衡关系是水合物研究领域中的最基础的问题之一.沉积物的孔隙毛细效应对其中水合物的相平衡关系模型存在重要影响,应该在相平衡模型中进行考虑.本文对比分析了沉积物孔径大小分布特征对其非饱和状态下的气-水界面吸力和其中水合物相变过程中水合物-水界面吸力的影响机制,发现二者具有相似之处.据此,参考描述非饱和状态下沉积物的气-水界面吸力随水饱和度变化规律的V-G模型关系,建立了考虑相变过程中水合物-水界面吸力随水合物饱和度的变化规律的数学关系式.结合已有的van der Waals-Platteeuw热力学模型,建立了考虑沉积物毛细效应影响的宏观相平衡模型,并且给出了模型参数的确定方法.相比已有模型,该模型中的毛细效应势能项的参数不再涉及沉积物孔径大小等微观层面参数,而是通过有限的相平衡数据点来确定的宏观模型参数.最后,该模型预测了CH_4水合物和CO_2水合物在多孔介质中的相平衡条件,通过与试验数据点进行对比,说明该模型能有效预测沉积物中水合物的相平衡条件.; 颜荣涛牟春梅张芹田慧会周家作韦昌富; 关键词：天然气水合物毛细效应

含CO2水合物沉积物三轴实验研究: 参照我国南海神狐海域含天然气水合物富集区沉积物的特点，配制近似粒径的泥质粉细砂作为水合物的赋存骨架，利用含天然气水合物三轴试验机制备含CO2水合物泥质粉细砂，进行三轴剪切实验，研究水合物对赋存介质的强度与变形特性的影响。...; 李力昕周家作韦昌富邹远晶李彦龙

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