夜雨聆风关键词：水力裂缝、真三轴压裂、原位抽采条件、应力降梯度、自旋式水射流、地热开发、OFDR技术、分布式光纤传感
【RMRE】Deformation-fracture behavior and permeability evolution of coal under in situ true triaxial stress-pore pressure unloading
原位真三轴应力-孔隙压力卸载下煤的变形-破裂行为与渗透率演化
一、研究背景与问题
煤层气作为清洁能源，其原位抽采效率受煤体渗透率与稳定性控制。在实际抽采环境中，上覆岩层应力恒定，水平方向应变受限，形成典型的单轴应变条件。随着气体压力下降，水平应力同步降低，但其卸载梯度对煤体变形、破裂及渗流特性的影响尚未被系统揭示。现有研究多集中于常规三轴或单一应力路径，忽视了中间主应力在真三轴条件下的独立作用，也缺乏对不同吸附性气体在应力-压力双卸载路径下差异行为的深入探讨。因此，明确不同水平应力降梯度下煤的力学响应与渗透率演化机制，对指导煤层气高效抽采具有重要意义。
二、研究方法与模型
本研究采用自主开发的真三轴流固耦合试验系统，对取自浅部与深部煤层的立方体煤样开展了不同水平应力降梯度下的渗流实验。实验模拟了单轴应变条件下的原位抽采过程，分别注入非吸附性气体He与吸附性气体CO2，设定五组不同的dσ2/dp与dσ3/dp梯度，系统记录气体流量、应变与应力变化。在此基础上，基于Biot系数与吸附应变理论，建立了考虑不同水平应力卸载梯度与气体吸附特性的渗透率演化模型，实现了对吸附与非吸附气体在应力-压力双卸载条件下渗流行为的定量描述。
三、研究结果与结论
实验结果表明，He渗透率在低卸载梯度下因有效应力增大而下降，随气体压力进一步降低，滑脱效应增强使渗透率回升；高卸载梯度下煤体发生明显损伤，弹性模量下降、泊松比升高，渗透率异常增长。CO2渗透率因吸附膨胀显著低于He，但在气体解吸与滑脱效应共同作用下呈指数上升。深部高应力环境增强了煤体抗变形能力，抑制了破坏发生。所建立的渗透率模型与实验数据吻合良好，但在低压阶段因未充分考虑滑脱效应存在一定偏差。研究揭示了不同水平应力卸载梯度与气体吸附特性对煤体变形-破裂与渗流演化的协同控制机制。
图1不同初始应力状态下的应力路径
图2He抽采过程中不同dσ2/dp与dσ3/dp下的渗透率演化
图3He的模型渗透率与实验渗透率对比
文献信息
B. Yu, D. Zhang, Y. Liu, C. Jiang, Y. Liu, C. Liu, M. Yuan. Deformation-fracture behavior and permeability evolution of coal under in situ true triaxial stress-pore pressure unloading. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2026, 59, 105–123. DOI: 10.1007/s00603-025-04842-9
https://doi.org/10.1007/s00603-025-04842-9
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【RMRE】Drilling characteristics of self-rotating multi-nozzle waterjets in bedded sandstone under true triaxial stress conditions
真三轴应力条件下自旋式多喷嘴水射流在层状砂岩中的钻孔特性
一、研究背景与问题
水力喷射钻井技术因其低成本、高效率，在地热和非常规天然气开发中具有重要应用价值。自旋式多喷嘴水射流钻头因其能够形成圆形钻孔、提高钻孔稳定性而成为该技术的核心工具。然而，实际储层中的砂岩多具有层理结构，且处于复杂的真三轴地应力状态，现有研究多集中于无应力条件下的均质砂岩，忽略了地应力与层理共同作用下钻孔破坏机制的复杂性。尤其在层理面与主应力方向不同时，钻孔的几何形态和破坏模式会发生显著变化。因此，亟需开展真三轴应力条件下自旋式多喷嘴水射流在层状砂岩中的钻孔特性研究，以揭示其破坏机制，为工程应用提供理论指导。
二、研究方法与模型
本研究采用真三轴水射流实验系统，对140 mm × 140 mm × 140 mm的层状砂岩立方体试样进行钻孔实验。实验设计了不同主应力组合，钻头采用自旋式多喷嘴结构，包含中心喷嘴、中位喷嘴和侧向喷嘴，以模拟实际钻井过程。钻孔完成后，利用CT扫描获取试样内部结构，通过Avizo软件进行三维重构，提取钻孔的几何参数如钻孔深度、侵蚀深度、直径和体积。同时，结合钻孔周围应力分布理论模型，分析不同应力条件下钻孔壁的应力状态，明确张拉破坏与压缩破坏的应力阈值，进而揭示钻孔破坏与地应力、层理方向之间的关系。
三、研究结果与结论
研究结果表明，真三轴应力条件下，自旋式多喷嘴水射流在层状砂岩中钻孔的几何参数随应力增大而显著减小，其中钻孔深度最大降幅达34.8%，侵蚀深度最大降幅为17.9%，直径最大降幅为19.2%，体积最大降幅高达75.2%。钻孔破坏形式主要表现为沿层理面的张拉破裂和压缩破坏，张拉破裂由应力波叠加效应引发，压缩破坏则由地应力重分布导致。应力波叠加效应分为自叠加与互叠加两种形式，是张拉裂纹萌生的主要原因，而水楔效应则进一步促进裂纹的扩展。当层理面垂直于最大主应力方向时，钻孔更易发生沿层理面的张拉破坏。研究成果为深部层状砂岩储层中水力喷射钻井的形态预测与工艺优化提供了理论依据。
图1实验材料与装置示意图
图2A组试样钻孔实验结果
图3A组试样CT重建图像
文献信息
X. Liu, Z. Ge, Z. Zhou, Y. Tang, H. Cao, J. Shangguan. drilling characteristics of self-rotating multi-nozzle waterjets in bedded sandstone under true triaxial stress conditions. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2025. DOI: 10.1007/s00603-025-05007-4
https://doi.org/10.1007/s00603-025-05007-4
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【RMRE】Dynamic analysis of hydraulic fracture propagation in indoor layered rocks based on OFDR technology
基于OFDR技术的室内层状岩石水力裂缝扩展动态分析
一、研究背景与问题
水力压裂是高效开发油气藏的核心技术，但层状储层中水力裂缝与层理面、天然裂缝之间的相互作用极为复杂，导致裂缝几何形态难以预测。传统监测方法如微地震、声波测井、电磁法等在精度、时效性和动态监测能力方面存在明显局限。分布式光纤传感技术，尤其是OFDR，凭借其分布式、长距离、实时监测等优势，展现出巨大潜力，但其在层状地层中的应用仍面临两大挑战：一是多裂缝应变重叠时裂缝开度计算困难，二是缺乏室内大尺度真三轴层状样品的实验验证。因此，亟需发展适用于复杂层状条件下的裂缝动态监测与反演方法。
二、研究方法与模型
本文基于剪切应变传递机制，建立了单裂缝与双裂缝条件下的光纤应变理论模型，提出了考虑压缩应变和抗衰减系数的多裂缝应变叠加解析表达式，用于反演裂缝位置与开度。在实验方面，制备了含多层岩板的人工层状样品，采用弓形光纤布设方式，开展真三轴水力压裂物理模拟实验。实验系统包括应力加载、压裂液泵注、伺服控制和数据采集模块，光纤解调仪空间分辨率达5.12 mm。通过同步采集泵压曲线与光纤应变数据，结合理论模型反演裂缝参数，并利用示踪剂与三维扫描验证裂缝形态，实现了裂缝动态扩展过程的定量监测与重构。
三、研究结果与结论
实验结果表明，该方法能准确识别层理面上裂缝点位置与开度，反演结果与实际裂缝形态高度一致。根据应变响应特征，将裂缝扩展过程划分为起裂、延伸和闭合三个阶段。在延伸阶段，各裂缝点最大开度达23.0 μm，裂缝位置基本不变。薄板样品应变响应显著高于厚板样品，最大应变分别为1027 με和167 με。该方法相比传统微地震监测具有更高的空间分辨率和连续性，能够有效捕捉微裂缝扩展过程。研究为复杂层状储层水力裂缝动态监测提供了可靠工具，未来可结合人工智能实现裂缝形态实时可视化。
图1单裂缝条件下应变曲线
图2双裂缝条件下应变曲线
图3样品1裂缝形态对比
文献信息
X. Zhang, Y. Guo, Z. Bi, W. Guo, S. Teng. Dynamic analysis of hydraulic fracture propagation in indoor layered rocks based on OFDR technology. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2026. DOI: 10.1007/s00603-025-05145-9 https://doi.org/10.1007/s00603-025-05145-9
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Large-scale experimental study on dynamic response of bedrock and tunnel subjected to seismic and train moving loads
KaiZhang ab, Wei Guo cd, Guibo Hu ab, Junhan Luo ab, Changtai Zhou ab, Liang Zheng d, Ji Kong ab, Jiadong Qiu ab, Heping Xie ab
aState Key Laboratory of Intelligent Construction and Healthy Operation & Maintenance of Deep Underground Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
bGuangdong Provincial Key Laboratory of Deep Earth Sciences and Geothermal Energy Exploitation and Utilization, Institute of Deep Earth Sciences and Green Energy, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
cSchool of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China
dNational Engineering Research Center of High-Speed Railway Construction Technology, Changsha 410075, China
Dynamic failure mechanism of a high-steep rock mass slope containing a weak interlayer at the tunnel portal and damage evolution of lining subjected to strong earthquakes
YuxinTian a, Chunlei Xin ab, Danqing Song cd, Xiaoli Liu d
aState Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection, Chengdu University of Technology, Chengdu, China
bCollege of Environment and Civil Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdu, China
cState Key Laboratory of Subtropical Building and Urban Science, School of Civil Engineering and Transportation, South China University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510640, China
dState Key Laboratory of Hydroscience and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
Deep learning-based real-time prediction of tunnel cable fire physical fields: Combustion characteristics and temperature profile
YouboHuang ab, Penghao Lai a, Dapeng Guo c, Hua Zhong d, Junhui Li e, Yiqi Zhou e, Kunpeng Ji e, Junyi Wu a, Chang Liu e
aCollege of Safety Science and Engineering, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China
bState Key Laboratory of Fire Science, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, Anhui, China
cCable Branch of State Grid Beijing Electric Power Company, Beijing 100020, China
dCollege of Technology and Environment, London South Bank University, 103 Borough Road, London SE1 0AA, United Kingdom
eState Grid Electric Power Engineering Research Institute Co., Ltd., Beijing 10069, China
Heat transfer analysis of thawing behavior in artificially frozen subway cross passage under seepage conditions
YunxiHan a, Yupeng Shen a, Xin Liu b, Jun Zhi c, Weigang Bi c
aSchool of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
bInstitute of Future Civil Engineering Science and Technology, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China
cHeilongjiang Electric Power Design Institute Co., Ltd., China Energy Engineering Group, Harbin 150078, China
https://doi.org/10.1016/j.tust.2026.107594
On the influence of aggregate alteration on shotcrete fire-induced spalling: A coupled H-TRIS and high-speed photography approach
XuanyuZhu a, Mehdi Serati a, Harry Asche ab, Wade Moir c, Mojtaba Bahaaddini d
aSchool of Civil Engineering, The University of Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
bAurecon, Brisbane, QLD 4006, Australia
cGCP Australia, QLD 4108, Australia
dSchool of Mining Engineering, College of Engineering, The University of Tehran, Tehran, Iran
Seismic damage analysis of rectangular subway station structure embedded in soft clay
LeiZhang a, Chen Zhuang a, Cheng Chen a, Jun Shi b
aSchool of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
bSchool of Water Resources and Hydropower Engineering, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China
https://doi.org/10.1016/j.tust.2026.107591
