认识气体在页岩孔隙中的运移机理对页岩气开采具有重要的科学意义.页岩作为一种致密岩石，孔隙尺寸分布主要集中在几纳米到百纳米之间，小孔隙尺寸与气体的平均分子自由程在同一个数量级，气体与孔隙边壁的碰撞对流动起到控制作用.本文针对页岩气开采过程中孔隙中气体流动过程，建立了考虑气体滑移、Knudsen扩散、Langmuir等温吸附、孔隙压缩等过程的多场耦合控制方程.分析了流态变化对滑移效应的影响，得到了考虑滑移效应的临界孔径，并针对实际中不同页岩储层有机质含量的差异，分析了解吸机制对页岩气产气率、产气量的贡献.研究还表明孔隙压缩性对产气率影响显著，通过考虑开采过程中孔隙压缩，可以更真实地反映页岩气运移过程

为研究卸荷岩体内部孔隙结构的细观损伤演化特征，以大理岩为岩样，分别进行初始围压为10、20和30 MPa，不同卸荷围压量的常规三轴卸荷试验和核磁共振测试实验，获得卸荷岩体的应力-应变曲线、横向弛豫时间T2分布、孔隙度及核磁共振成像图像.随着卸荷围压比的增大，岩石由弹性变形转化为塑性变形，岩样内小孔隙的孔径增大，大孔隙的数量增多且孔径增大；卸荷围压比低于90%，岩体损伤主要由孔隙数量的增多引起，卸荷围压比高于90%，损伤由孔隙数量和孔径均急剧增大引起；岩样的孔隙度随着卸荷围压比的增大而增大，且增速越来越快；核磁共振图像直观地反映卸荷岩体内部孔隙数量、孔径及结构变化情况

根据在河南禹县—荥巩煤田贫煤和无烟煤带存在气孔和镶嵌结构这一事实,对南部平顶山煤田的肥煤进行了高温高压实验。从1.5Kbar压力,不同温度下恒温一周后的产物特征得出:煤中的气孔形成于250—350℃;镶嵌结构形成于350—500℃;随着温度增高,煤的各向异性指数略有增高;并且,与天然状态下的煤相比,其具有气孔及镶嵌结构煤的反射率值要低得多

根据质量守恒定律，从固液分子力作用出发，结合岩心的孔喉分布特征，建立考虑固壁与流体分子作用的动态网络模型.利用模型模拟得到不同时间步的孔隙压力变化，分析了固液分子间力、喉道半径、润湿性等因素对剩余油饱和度分布和水驱相渗曲线的影响.研究结果表明，考虑固液分子间力作用时剩余油饱和度增大，岩石骨架与流体间的分子作用在多孔介质的孔隙流动中不可忽略

通过煤岩热流固耦合试验系统（THM-2）对砂岩进行循环加、卸载试验，研究加、卸载速率对其变形和渗透特性的影响.结果表明：初始循环时，岩石的轴向变形量△ε1较大，随着循环试验的进行，△ε1趋于稳定，受卸载速率v2的影响较小.加载变形模量和卸载变形模量均逐渐上升，随着循环次数的增加，上升速度逐渐变缓；同一循环内，卸载变形模量大于加载变形模量，且随着加、卸载的进行，差值逐渐减小.加载阶段和卸载阶段渗透率变化量的差值随着循环次数的增加逐渐减小；从第5次循环开始，渗透率曲线呈“∞”形，渗透率演化规律可以用轴向应变的变化特点表征，轴向应变的变化量△ε1i受到卸载速率v2i和应力加载上限σmaxi的综合作用，二者对应变在卸载初期起到积极的促进作用，三者之间的相互关系可用幂函数表达

根据现场点荷载强度试验的统计结果和损伤力学原理，提出了一种新的岩体损伤度计算方法，即点荷载强度计算方法.为了验证该方法的可靠性和准确性以及这种方法计算的岩体损伤度与岩体完整性指数之间的关系，进行了一系列理论推导和现场岩体声波测试与实验室岩石声波测试.结果表明：该方法计算的损伤度与岩体完整性系数表现出很好的一致性，并且该方法计算的损伤度与巷道松动圈内岩体损伤度的变化趋势一致.实测值与理论值之间的误差都在7%以内，说明通过该方法计算岩体损伤度有较高的准确性和可靠性

本文论述了阶段自然崩落法的几个岩体力学问题。为了减小在岩体同一地点获得的RQD值的差异,建议采用一个新的指标NRQD,这是在垂直于主要一组不连续面的方向上进行的统计。如果只是在水平面上调查岩体的不连续面,统计数据可能会失真,建议进行空间调查。提出了一个新的假设——在崩落与放矿过程中,矿石和岩石不仅具有从体积上由大变小的趋势,而且具有从形状上由不均匀向均匀过渡的趋势

为实现岩石试样蠕变全过程的准确模拟,并从细观角度探究蠕变过程中微裂隙的发生和发展规律,在二维颗粒流程序(PFC2D)中开发出具有黏弹塑性特征的西原体流变接触本构模型,进一步提出包含两种非定常元件的非定常西原体模型,推导了模型本构关系和蠕变方程.在PFC2D中调用自定义西原体流变模型,通过参数调试,获得与真实试样具有相同强度特性的数值试样.以室内单轴压缩蠕变试验数据为基础,在Matlab中对模型非定常参数进行拟合反演分析.在此基础上,进行单轴压缩蠕变试验的模拟,计算过程中分别采用定常和非定常两种模型,并对微裂隙进行监测.对比分析结果表明:定常模型仅适用于衰减和稳定蠕变阶段;非定常模型也可用于描述加速蠕变阶段,从而准确模拟蠕变全过程;加速蠕变阶段主要是由微裂隙的加速发展而产生,加速蠕变将导致试样剪切破坏

对低温冻结红砂岩进行动态冲击实验，研究高应变率下红砂岩动态力学特性的温度效应，运用损伤理论和能量理论，分析不同负温对红砂岩强度、损伤变量及能量耗散的影响，结合断口形貌分析，探究红砂岩在较低负温下动态力学强度出现劣化的原因.研究表明：较低的负温(-30℃后)会使红砂岩出现\冻伤\，导致高应变率下岩石动态力学强度的急剧降低，宏观上则容易出现动力扰动下的瞬时工程灾变.根据断口形貌分析，较低的负温会导致红砂岩内部组成物质间界面处生成大量裂纹，这些裂纹尖端塑性变形能力差，在高应变率加载下极易失稳扩展发生低应力脆性破坏，而胶结物由于组成矿物成分复杂更易受负温影响，因此在动荷载和负温双重作用下往往是胶结物处先产生破坏，进而引起红砂岩整体的破裂

为研究锈蚀植筋下新老混凝土的黏结性能，采用某工程锈蚀钢筋作为植筋，制备了不同植筋率（0、0.223%、0.446%、0.502%、0.893%、1.004%、1.396%、1.786%和2.792%）的新老混凝土试件.在RYL-600微机控制岩石伺服剪切流变仪上进行了不同初始静压力（0、1、2、3和4 MPa）下混凝土试件的剪切试验.对试件的剪应力-位移曲线进行了归纳总结，得到了锈蚀植筋下新老混凝土试件在外力作用下产生变形乃至破坏的演化规律；分析了锈蚀植筋下新老混凝土黏结面的抗剪强度，得到了抗剪强度随植筋率及初始静压力变化的规律.同时根据试件试验破坏结果，着重分析了不同植筋率和不同初始静压力对其破坏模式的影响.试验结论为新老混凝土力学性能的研究提供了理论依据