不同孔隙水压力下的天然裂隙岩石流固耦合损伤探究

1

作者 邓开颖 马绒康 《建材发展导向》 2025年第4期67-69,共3页

为了研究隧道开挖过程中存在天然裂缝的岩石受到孔隙水压力的损伤程度,本文通过实际隧道钻孔取样,进行单轴抗压实验得出碳质板岩的物理参数,将岩石物理参数导入多物理场耦合软件COMSOL进行不同孔隙水压力下的岩石损伤模拟。结果表明天... 为了研究隧道开挖过程中存在天然裂缝的岩石受到孔隙水压力的损伤程度,本文通过实际隧道钻孔取样,进行单轴抗压实验得出碳质板岩的物理参数,将岩石物理参数导入多物理场耦合软件COMSOL进行不同孔隙水压力下的岩石损伤模拟。结果表明天然裂隙的岩石随着孔隙水压力的增加,损伤程度也在不断的加大,其中孔隙水压力为0.5MPa损伤较小,3.5MPa损伤最大,同时孔隙水压力的增大也导致岩石天然裂隙不断的发展,并且裂缝的存在也会导致渗流率加大,从而岩石强度降低直至破碎,导致隧道出现涌水等安全事故。对于地下水丰富的隧道,掌子面的施工以及初期支护必须做好隔水措施以防止出现重大事故,该探究为隧道的安全开挖提供理论支持。 展开更多

关键词 天然裂隙 流固耦合 孔隙水压力

在线阅读 下载PDF 职称材料

层理面遇天然裂隙的页岩储层水力裂缝网络复杂性研究

2

作者 刘先珊 钱磊 +2 位作者 李满 潘玉华 苏仁斌 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1309-1321,共13页

水力压裂形成复杂裂缝网络是页岩气高效开发的前提条件,其中层理面和天然裂隙的空间展布直接影响着水力裂缝扩展过程及其裂缝网络形成的复杂性。论文结合软件COMSOL Multiphysics和MATLAB,考虑页岩储层非均质性建立渗流-应力-损伤耦合模... 水力压裂形成复杂裂缝网络是页岩气高效开发的前提条件,其中层理面和天然裂隙的空间展布直接影响着水力裂缝扩展过程及其裂缝网络形成的复杂性。论文结合软件COMSOL Multiphysics和MATLAB,考虑页岩储层非均质性建立渗流-应力-损伤耦合模型,引入基于盒数法的网格覆盖法测定其复杂裂缝网络的分形维数,评价数值模拟的压裂效果,揭示层理面与天然裂隙共同作用的水力裂缝网络复杂性。研究结果表明:(1)层理抗拉强度和角度对水力裂缝网络复杂程度的影响显著,表现为抗拉强度较低或较高时,都不易形成复杂的水力裂缝网络;而较大角度层理的页岩储层更易形成复杂的水力裂缝网络。(2)天然裂隙抗拉强度较低时,容易被激活并诱发水力裂缝的扩展路径改变,增大裂缝网络的分形维数及复杂性。特别是天然裂隙与最大主应力方向的夹角较大时,显著改变水力裂缝的扩展路径,形成分形维数较高的更复杂的裂缝网络。(3)大小适中的应力比更易形成复杂的裂缝网络,论文提出的应力比1.5时,形成的裂缝网络分形维数最大,其复杂程度最高。其研究成果可为页岩储层水力压裂效果评价及压裂技术优化提供科学依据。 展开更多

关键词 页岩储层 分形维数 层理面 天然裂隙

在线阅读 下载PDF 职称材料

单轴循环荷载下含天然裂隙脆性页岩变形及破裂特征试验研究 被引量：41

3

作者 魏元龙 杨春和 +3 位作者 郭印同 刘伟 王磊 衡帅 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1649-1658,共10页

利用RMT–150C岩石力学测试系统,对重庆彭水含天然裂隙脆性页岩在单轴循环荷载作用下的变形及破裂特征进行了试验研究。研究结果表明：（1）在循环加卸载和裂隙的共同影响下页岩所含天然裂隙使页岩性质局部劣化、加剧裂隙扩展和破坏提前... 利用RMT–150C岩石力学测试系统,对重庆彭水含天然裂隙脆性页岩在单轴循环荷载作用下的变形及破裂特征进行了试验研究。研究结果表明：（1）在循环加卸载和裂隙的共同影响下页岩所含天然裂隙使页岩性质局部劣化、加剧裂隙扩展和破坏提前,导致屈服应力、破裂压力和峰值强度等减小,其中峰值强度降低了13.7%~58.3%;（2）轴向应变形成封闭的＂尖叶＂状滞回环,并呈疏—密—疏排列,而横向应变形成上开口＂8＂字形滞回环,并呈密—疏排列,横向应变-循环次数曲线可分为初始变形阶段、小速率等速变形阶段、大速率等速变形阶段和失稳破坏阶段等四阶段演化规律,前期横向应变突变现象可作为天然裂隙和新裂隙扩展、交汇完成,进入大速率等速变形阶段的标志,后期突变可作为整体失稳破坏的前兆;（3）含天然裂隙页岩的破坏模式主要呈拉剪贯通模式和拉贯通模式,两种贯通模式均至少包含一条贯通天然裂隙的拉裂隙;（4）在弹性阶段,有效弹性模量与损伤面积系数呈线性关系,损伤面积系数越大,有效弹性模量越小;（5）在低应力水平内循环,不可逆变形缓慢增加,轴向应变-循环次数曲线始终处于初始变形阶段,试样不发生破坏;在高应力水平内循环,经历3个变形阶段后试样发生破坏;在接近峰值应力的应力水平内循环,曲线直接进入加速变形阶段,几次循环后试样发生破坏。该研究为认清页岩的裂隙扩展形成复杂裂隙网的发展机制提供了有益参考。 展开更多

关键词 页岩 损伤面积系数 循环荷载 天然裂隙 变形特征 破裂特征

在线阅读 下载PDF 职称材料

煤储层天然裂隙系统对水力压裂裂缝扩展形态的影响分析 被引量：29

4

作者 吕帅锋 王生维 +4 位作者 刘洪太 李瑞 董庆祥 肖宇航 申鹏磊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2590-2601,共12页

煤储层压裂改造过程中,天然裂隙系统对压裂裂缝的开启和延展具有重要影响。通过对沁水盆地寺河、成庄和新元煤矿21口地面煤层气井的井下精细解剖,描述并统计了天然裂隙系统和压裂裂缝形态及类型,并阐明了二者之间的作用关系。结果表明,... 煤储层压裂改造过程中,天然裂隙系统对压裂裂缝的开启和延展具有重要影响。通过对沁水盆地寺河、成庄和新元煤矿21口地面煤层气井的井下精细解剖,描述并统计了天然裂隙系统和压裂裂缝形态及类型,并阐明了二者之间的作用关系。结果表明,煤储层中天然裂隙系统根据成因和规模分为层面裂隙、外生节理、气胀节理、内生裂隙、层理裂隙和微裂隙,且按照裂隙规模和导流能力将其分为4个级别。井下观测的压裂支撑裂缝主要与规模较大的一级天然层面裂隙和外生节理有关,伴生次级天然裂隙对压裂裂缝的扩展影响较小。压裂裂缝主要形态包括垂直裂缝、水平裂缝、“T”型和倒“T”型裂缝、“工”型裂缝等4种,其中,水平压裂裂缝受顶底板和煤层间层面裂隙、宏观煤岩类型间层面裂隙以及构造煤分层的控制。垂直压裂裂缝扩展方向具有选择性,受最大主应力和天然裂隙的共同作用,研究区的最大主应力方向与天然裂隙优势方位间的夹角小于临界夹角,因此垂直压裂裂缝主要沿着煤层外生节理扩展。“T”型和倒“T”型裂缝、“工”型裂缝等复合压裂裂缝形态还受到煤层结构和煤体结构等的共同制约。此外,考虑到天然裂隙对煤岩强度的影响,提出压裂裂缝启裂方向为地应力与煤岩结合力之和最小值的方向。 展开更多

关键词 煤储层 天然裂隙系统 压裂裂缝 扩展形态 启裂准则

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于CT-CA的天然裂隙岩石受拉破坏特性研究 被引量：2

5

作者 黄慧琦 杨更社 +4 位作者 叶万军 刘慧 申艳军 张慧梅 张媛 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期1438-1449,共12页

岩石内部存在的裂隙、孔洞等天然损伤对岩石的力学性能和破坏过程有重要影响,依据细胞自动机理论结合CT无损识别技术实现了含天然裂隙岩石在劈裂条件下裂纹扩展和贯通全过程及其力学性能变化规律的研究。从裂隙砂岩的真实细观结构出发,... 岩石内部存在的裂隙、孔洞等天然损伤对岩石的力学性能和破坏过程有重要影响,依据细胞自动机理论结合CT无损识别技术实现了含天然裂隙岩石在劈裂条件下裂纹扩展和贯通全过程及其力学性能变化规律的研究。从裂隙砂岩的真实细观结构出发,构建了天然裂隙岩石的数值计算模型,运用CASRock数值计算软件完成了含不同裂隙倾角的砂岩劈裂破坏的数值试验,分析了裂隙倾角对砂岩的力学特性、裂纹扩展过程及能量演化的影响规律。研究表明:(1)天然裂隙砂岩的抗拉强度与裂隙倾角密切相关,随着裂隙倾角的增加,其抗拉强度呈现先减小后增加的趋势;(2)裂隙起裂于天然裂隙尖端,当裂隙倾角0°≤θ<48°时,岩样的破坏是由错开型裂纹引起,裂纹沿着与天然裂隙近垂直方向扩展;当裂隙倾角48°≤θ<94°时,岩样的破坏是由张开型裂纹引起,裂纹沿着与天然裂隙近平行方向扩展;(3)劈裂过程中裂纹尖端应力场存在拉应力区和压应力区,拉应力造成翼裂纹由天然裂隙尖端沿加载端方向萌生扩展,而压应力则引发次生裂纹沿天然裂隙方向扩展;(4)含天然裂隙砂岩劈裂破坏过程能量演化可划分为4个阶段,随裂隙倾角的增大,峰值点处的总能量密度、弹性能密度先缓慢减少再迅速增加,但对岩样耗散能影响不大。 展开更多

关键词 天然裂隙 CT图像 细胞自动机(CA) 抗拉强度 能量演化

在线阅读 下载PDF 职称材料

岩体天然裂隙计算机图像处理技术研究 被引量：4

6

作者 胡刚 金乾坤 《有色金属（矿山部分）》 北大核心 2004年第5期39-40,共2页

爆堆矿岩的块度分布是评价爆破效果的一项重要依据 ,而岩体天然裂隙对块度分布预测具有重要意义。本文通过对天然裂隙的摄影 ,经过计算机处理 ,建立了岩体天然块度概率的快速预测方法 ,提高了工作效率 ,简化了由手工统计所产生的巨大的... 爆堆矿岩的块度分布是评价爆破效果的一项重要依据 ,而岩体天然裂隙对块度分布预测具有重要意义。本文通过对天然裂隙的摄影 ,经过计算机处理 ,建立了岩体天然块度概率的快速预测方法 ,提高了工作效率 ,简化了由手工统计所产生的巨大的工作量 。 展开更多

关键词 爆堆矿岩 块度分布 爆破效果 岩体天然裂隙 计算机图像处理

在线阅读 下载PDF 职称材料

天然裂隙对煤层气压裂效果的影响——以鄂尔多斯盆地韩城区块为例 被引量：4

7

作者 边利恒 张亮 刘清 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S1期129-133,共5页

鄂尔多斯盆地东南缘韩城区块天然裂隙对煤层气储层压裂效果影响较大,为了深入认识天然裂隙对压裂效果的影响,利用生产动态资料和微电阻率测井资料,对该区块煤层气井的产气规律和天然裂隙发育特征进行了研究。研究结果表明:(1)天然裂隙... 鄂尔多斯盆地东南缘韩城区块天然裂隙对煤层气储层压裂效果影响较大,为了深入认识天然裂隙对压裂效果的影响,利用生产动态资料和微电阻率测井资料,对该区块煤层气井的产气规律和天然裂隙发育特征进行了研究。研究结果表明:(1)天然裂隙对煤储层压裂缝的影响可分为沟通型、穿越型和俘获型;(2)其中沟通型压裂改造效果好,煤层气井以高产井和产气稳定井为主;(3)穿越型有效支撑裂缝短,俘获型大部分压裂缝对产气无贡献,低产井主要是穿越型和俘获型。该研究成果对今后该区块裂缝性煤层气田稳产增产具有指导意义。 展开更多

关键词 天然裂隙 压裂缝 煤层气 产气规律 鄂尔多斯盆地 韩城区块

在线阅读 下载PDF 职称材料

煤炭地下气化应力场及其诱导裂隙演化模拟——以准噶尔盆地百口泉地区西山窑组煤层为例

8

作者 屈怀林 李道清 +1 位作者 姚新阳 李鑫 《天然气工业》 北大核心 2025年第3期179-188,共10页

煤炭地下气化(Underground Coal Gasification,简称UCG)成功运行的核心影响因素是气化炉能否安全平稳运行,研究气化炉上覆岩层的应力场分布及其诱导裂隙扩展演化规律,对于UCG技术的大规模推广应用具有重要意义。为此,以准噶尔盆地百口... 煤炭地下气化(Underground Coal Gasification,简称UCG)成功运行的核心影响因素是气化炉能否安全平稳运行,研究气化炉上覆岩层的应力场分布及其诱导裂隙扩展演化规律,对于UCG技术的大规模推广应用具有重要意义。为此,以准噶尔盆地百口泉地区侏罗系西山窑组煤层为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,建立了原位UCG地质模型,研究了在不同气化工作面推进速率和不同天然裂隙发育程度下,气化炉应力场及其诱导裂隙的分布演化规律。研究结果表明:(1) UCG会影响上覆岩层的应力分布,引起应力集中并产生诱导裂隙,使气化通道上覆岩层下沉;(2)气化通道200 m、气化工作面推进速率0.5 m/d时,温度场扩散半径最大可达15 m,顶板最大下沉位移量、底板最大上升位移量分别为3.880 m、0.097 m;(3)各工况条件下裂隙扩展高度最高达67.5 m,平均为57.5 m,上覆岩层最大下沉位移量为14.38 m;(4)过慢或过快的气化工作面推进速率均会导致上覆岩层应力过度集中,顶板岩石天然裂隙发育程度越高,虽削弱了上覆岩层整体强度,但邻近裂隙相互影响会制约裂隙的扩展。结论认为:(1)在UCG气化过程中,需要密切监测岩层的应力变化和裂隙发育情况,采取相应的预防措施来确保气化炉的安全运行;(2)为气化炉选址是UCG工程至关重要的一环,需确保顶板及上覆岩层具有一定强度以抵抗地层压力,并避免上方存在地下强含水层,导致地下水涌入气化通道,影响气化炉的安全平稳运行。 展开更多

关键词 准噶尔盆地 煤炭地下气化 数值模拟 天然裂隙 裂隙扩展 应力场 温度场 位移场

在线阅读 下载PDF 职称材料

冲击方向影响下“天然”破裂砂岩强度特性研究

9

作者 石浩 张后全 +3 位作者 宋雷 李明 林钢 陆鹏举 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第1期274-286,共13页

研究冲击方向影响下“天然”破裂砂岩强度特性保障地下工程结构的长效稳定具有重要意义。首先通过双轴压缩模拟试验获取“天然”分布的裂隙,并分析不同围压下裂隙的分布特征;然后,对“天然”分布裂隙进行提取,对其整体旋转0、90°、... 研究冲击方向影响下“天然”破裂砂岩强度特性保障地下工程结构的长效稳定具有重要意义。首先通过双轴压缩模拟试验获取“天然”分布的裂隙,并分析不同围压下裂隙的分布特征;然后,对“天然”分布裂隙进行提取,对其整体旋转0、90°、180°及270°并移植至SHPB(split hopkinson pressure bar)颗粒流数值模型;最后,通过模拟动力加载研究“天然”破裂砂岩的冲击强度与双轴压缩强度、裂隙分布信息、冲击方向等因素之间的对应关系。结果显示:1)当双轴压缩围压较低时,试件滑移面相对清晰;随着围压的增加,滑移面的识别难度加大。2)随着双轴压缩轴压水平及围压的增加,试件冲击强度及其对应的时间基本均呈减小趋势;冲击强度大于20 MPa的试件,其应力–时间曲线在峰前弹性阶段的切线斜率基本一致。3)当冲击方向与双轴压缩最大主应力方向垂直时,裂隙数量对冲击强度的影响更显著;当冲击方向与双轴压缩最大主应力方向平行时,裂隙数量对冲击强度的影响相对较弱。4)为深入分析裂隙数量对试件冲击强度的影响,提出分布裂隙数量反值的概念;在不同冲击方向下,分布裂隙数量反值与冲击强度随试件双轴压缩强度的变化基本同步。5)冲击强度对冲击方向的依赖性与宏观破裂面具有重要关联;宏观破裂面的存在能够有效阻隔应力在试件中的传递,从而在不同冲击方向下改变冲击应力的传播路径及范围。 展开更多

关键词 冲击方向 “天然”分布裂隙 强度特性 颗粒流数值模拟 裂隙提取、旋转及移植

在线阅读 下载PDF 职称材料

天然裂隙储层水力裂缝扩展及渗流形态研究 被引量：4

10

作者 种照辉 闫仑 +3 位作者 高喜才 李学华 姚强岭 郑闯凯 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1263-1273,共11页

本文分析了水力裂缝起裂扩展、与天然裂隙互馈产生的应力场,建立了天然裂隙储层流固耦合离散元模型,对水力裂缝与天然裂隙产生的互馈模式进行了分类,揭示了3种因素对离散裂缝网络形成和渗流形态的影响规律。结果表明:在注射孔极距角变化... 本文分析了水力裂缝起裂扩展、与天然裂隙互馈产生的应力场,建立了天然裂隙储层流固耦合离散元模型,对水力裂缝与天然裂隙产生的互馈模式进行了分类,揭示了3种因素对离散裂缝网络形成和渗流形态的影响规律。结果表明:在注射孔极距角变化时,径向应力波动性较小,环向应力和剪切应力呈周期性变化;水力裂缝的扩展和渗流形态最终都会出现4种互馈模式(一种或几种的组合),分支型和横穿型互馈模式最容易形成裂缝网络,渗流区域也分布较广,但分支型互馈模式容易使天然裂隙活化;围压差增加导致水力裂缝总量上升,砂岩基质内拉伸裂缝一直占主导地位;侵入角增加时,天然裂隙内剪切裂缝成为主要种类。 展开更多

关键词 天然裂隙储层 离散元模型 水力压裂 互馈模式 渗流形态

原文传递

深部煤系储层损伤扩容点的天然裂隙与围压效应及声发射识别 被引量：3

11

作者 郝宪杰 杨怀翔 +7 位作者 张通 崔凡 陈博闻 罗江昊 张珀钒 张洪岚 李润泽 杨芳婷 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期648-659,共12页

由于天然裂隙的不可重复性,创新采用数理统计方法结合单轴、三轴压缩和声发射试验研究了天然裂隙和围压作用对煤系非常规天然气储层损伤强度的影响及其综合效应特征,并分析了声发射识别对储层损伤扩容点的判别可靠性,结果表明:围压对损... 由于天然裂隙的不可重复性,创新采用数理统计方法结合单轴、三轴压缩和声发射试验研究了天然裂隙和围压作用对煤系非常规天然气储层损伤强度的影响及其综合效应特征,并分析了声发射识别对储层损伤扩容点的判别可靠性,结果表明:围压对损伤强度具有线性强化效应,天然裂隙对损伤强度具有先慢后快的非线性弱化效应;获得了体积应变和声发射2种方法下围压和天然裂隙对损伤强度的拟合方程,其中围压起主要作用,天然裂隙起次要作用;受天然裂隙影响,在侧向应变测量点初期激增时,声发射参数法更能反应储层整体情况,所得出的损伤扩容点更具有可靠性. 展开更多

关键词 煤系非常规天然气储层 损伤扩容点 损伤强度 天然裂隙 围压效应 声发射识别

原文传递

含天然微裂隙岩石的力学特性试验研究 被引量：3

12

作者 牛亮 穆锐 陈俊 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2020年第2期141-146,共6页

为研究含天然微裂隙岩石的劈裂力学特性及微观结构,对含天然微裂隙岩石进行单轴压缩试验、劈裂试验与SEM扫描试验。分析了微裂隙岩石单轴压缩试验及劈裂试验的破坏形式、抗拉强度的变化规律,并对劈裂破坏形式中岩石较为破碎部分进行微... 为研究含天然微裂隙岩石的劈裂力学特性及微观结构,对含天然微裂隙岩石进行单轴压缩试验、劈裂试验与SEM扫描试验。分析了微裂隙岩石单轴压缩试验及劈裂试验的破坏形式、抗拉强度的变化规律,并对劈裂破坏形式中岩石较为破碎部分进行微观结构分析。研究结果表明:在单轴压缩试验中,天然微裂隙岩石破坏形式主要表现为张拉破坏、沿天然裂隙面剪切破坏以及拉剪复合破坏;天然微裂隙倾角对岩石抗拉强度影响较大,其抗拉强度随微裂隙倾角增大而增大;岩样发生劈裂破坏后较为破碎的部分,其劈裂力学特性主要受天然微裂隙岩石的微观结构决定,其微观结构主要分为根状结构、雾区结构、台阶结构3种形式,根状结构微裂隙岩石的力学性质最差,台阶结构微裂隙岩石的力学性质最好。研究成果可为天然微裂隙岩石的力学特性理论研究及其工程应用提供参考依据。 展开更多

关键词 天然微裂隙 白岩石 劈裂试验 SEM扫描试验 破坏形式

在线阅读 下载PDF 职称材料

由异常孔隙压力造成天然水力裂隙的新观点

13

作者 Terrell W.Miller 熊瑛 《地质科学译丛》 1996年第2期41-46,共6页

阐述了高孔隙压力单独作用能产生天然水力裂隙、并使之保持一段很长时间张启的机理。这样的裂隙可以出现在张性、中性或压性构造背景下。尽管裂隙的方向由区域应力场控制,但在水平应力差不足以引起区域性拉张时,裂隙仍可以产生并保持张... 阐述了高孔隙压力单独作用能产生天然水力裂隙、并使之保持一段很长时间张启的机理。这样的裂隙可以出现在张性、中性或压性构造背景下。尽管裂隙的方向由区域应力场控制,但在水平应力差不足以引起区域性拉张时,裂隙仍可以产生并保持张启。更确切地说,这些裂隙是寄主岩石的固体组分(颗粒)收缩的结果。这样,由孔隙压力增加引起的颗粒收缩就类似于由温度降低引起的颗粒收缩,也能在岩石中产生张性裂隙。此裂隙称为水力收缩裂隙,以区别于其它类型的水力裂隙,如由侵入流体而不是孔隙流体产生的水力裂隙。用简单的计算来说明这类裂隙产生的理论基础,并用不同的例子来解释裂隙产生的可能性与方向是如何受到寄主岩石的力学性质和不同的地质作用过程的影响。这些例子表明孔隙压力的大小不能单独作为产生裂隙的判别标准。裂隙产生的可能性与方向取决于导致孔隙压力的地质作用和裂隙产生前岩石的力学属性。一般而言,垂向(收缩)裂隙倾向于、也应该产生于低孔隙压力下,埋藏在低地温梯度盆地、压缩性较差的岩石之中。 展开更多

关键词 异常孔隙压力 天然水力裂隙 有效应力 天然水

在线阅读 下载PDF 职称材料

天然微裂隙对白云岩力学性质影响的试验研究

14

作者 赵叶江 陈旭 《工程技术研究》 2020年第24期233-235,共3页

为研究天然微裂隙对白云岩力学性质的影响规律,文章结合实际工程项目对其岩层进行钻芯取样,得到原状试样;采用素描和CAD扫描量化法对微裂隙进行统计分析,根据微裂隙密度将所取试样分为4组,得到总体微裂隙密度为0.0015~0.042mm/条。通过... 为研究天然微裂隙对白云岩力学性质的影响规律,文章结合实际工程项目对其岩层进行钻芯取样,得到原状试样;采用素描和CAD扫描量化法对微裂隙进行统计分析,根据微裂隙密度将所取试样分为4组,得到总体微裂隙密度为0.0015~0.042mm/条。通过单轴压缩试验以及SEM电镜扫描试验等研究微裂隙对白云岩微观结构及力学性质的影响。 展开更多

关键词 天然微裂隙 白云岩 抗压强度 力学特性 微裂隙密度

在线阅读 下载PDF 职称材料

单裂隙岩体水力裂缝扩展机理的数值模拟 被引量：6

15

作者 门晓溪 唐春安 +2 位作者 李宏 王永辉 杨立峰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期261-264,314,共4页

应用真实破裂过程分析系统软件RFPA2D2.0-Flow,采用细观方法表达岩石材料非均匀特性,建立了渗流-应力-损伤耦合模型;模拟分析了裂隙岩体在具有不同角度、不同长度、天然裂隙中点与井孔之间不同间距的单一天然裂隙条件下的水压致裂过程;... 应用真实破裂过程分析系统软件RFPA2D2.0-Flow,采用细观方法表达岩石材料非均匀特性,建立了渗流-应力-损伤耦合模型;模拟分析了裂隙岩体在具有不同角度、不同长度、天然裂隙中点与井孔之间不同间距的单一天然裂隙条件下的水压致裂过程;通过对模型内拉伸裂缝萌生及扩展的描述,得出了天然裂隙角度、长度、天然裂隙中点与井孔的间距对裂隙岩体内水力裂纹的扩展及与天然裂隙相交模式的影响趋势。模拟分析结果表明:天然裂隙角度对模型稳定性影响较小,但对裂纹扩展模式的影响较大;天然裂隙与井孔间距的减小使模型的失稳水压值随着裂隙角度的增加而逐渐增大,但最大值与间距未减小时基本相同;随着天然裂隙长度的增加,模型的承载能力逐渐减弱,且减弱的幅度逐渐增大。 展开更多

关键词 非均匀性 单一天然裂隙 裂隙岩体 水压致裂 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

潞安矿区煤储层裂隙及其与人工裂缝的关系 被引量：5

16

作者 李鑫 傅雪海 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期22-25,29,共5页

为了研究潞安矿区煤储层压裂人工裂缝与天然裂隙的关系,井下实测了矿区煤储层宏观裂隙,扫描电镜观测了煤储层显微裂隙;探讨了矿区含裂缝非均质煤岩破裂规律。对原位煤储层条件下人工裂缝沿天然裂隙扩展的最大水平主应力方向与天然裂隙... 为了研究潞安矿区煤储层压裂人工裂缝与天然裂隙的关系,井下实测了矿区煤储层宏观裂隙,扫描电镜观测了煤储层显微裂隙;探讨了矿区含裂缝非均质煤岩破裂规律。对原位煤储层条件下人工裂缝沿天然裂隙扩展的最大水平主应力方向与天然裂隙走向夹角的临界值进行了计算。结果表明:矿区的漳村、司马、屯留、常村和五阳5个区块临界值分别为12.00°、9.22°、9.16°、8.56°和7.42°,当最大水平主应力方向与天然裂隙走向的夹角小于此临界角时,人工裂缝沿天然裂隙扩展,反之沿最大水平主应力方向扩展。据此,探讨了潞安矿区原位煤储层压裂裂缝沿天然裂隙扩展的3种模式。 展开更多

关键词 煤层气 天然裂隙 人工裂隙 潞安矿区

在线阅读 下载PDF 职称材料

单轴应力下煤裂隙演化规律及数学表征

17

作者 杨永明 宁庚评 +2 位作者 孙荣检 姜龙文 朱彦熹 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2023年第1期57-63,共7页

为了探究单轴应力加载过程中煤的天然裂隙结构演化规律及数学表征方法,基于计算机断层(computed tomography, CT)扫描试验,重构了能准确描述天然裂隙结构的三维数值模型,开展了煤样的单轴压缩数值模拟试验。引入长度、开度、裂隙度和分... 为了探究单轴应力加载过程中煤的天然裂隙结构演化规律及数学表征方法,基于计算机断层(computed tomography, CT)扫描试验,重构了能准确描述天然裂隙结构的三维数值模型,开展了煤样的单轴压缩数值模拟试验。引入长度、开度、裂隙度和分形维数表征裂隙空间形态,分析表征参数随载荷增加的变化规律,揭示了单轴应力加载过程中煤裂隙结构的演化特征。研究发现天然煤层内部多为小尺度裂隙,加载过程中裂隙演化可分为2个阶段:第一阶段,即加载初期,裂隙被压实闭合,对比未加载时,裂隙长度上限值下降44%,裂隙度下降35%,分形维数下降22%;第二阶段,随载荷增加,煤内部裂隙开始发育,峰值载荷时,长度平均上升10%,裂隙长度最小区间的分布频率上升12%,开度最小区间的分布频率上升50%。研究成果为揭示煤体在载荷作用下的裂缝扩展规律、有效实施水力压裂技术提供了理论依据。 展开更多

关键词 单轴应力 煤岩天然裂隙 三维重构模型 分形维数 量化表征

在线阅读 下载PDF 职称材料

非开挖钻遇非均质岩层裂隙拓展特性研究

18

作者 张洁 曹函 +5 位作者 朱俊晔 杜宗霖 王乐 杨四方 吉文龙 孙平贺 《非开挖技术》 2023年第1期18-22,共5页

岩石裂隙的扩展是非开挖施工等地下工程中需要克服的问题,本文基于颗粒流离散元,建立了相应的数值试样,将水压等效于作用在岩层中的作用力,研究了地应力差异系数、天然裂隙偏转角及软弱层倾角对岩石破裂后裂隙扩展的影响。研究结果表明... 岩石裂隙的扩展是非开挖施工等地下工程中需要克服的问题,本文基于颗粒流离散元,建立了相应的数值试样,将水压等效于作用在岩层中的作用力,研究了地应力差异系数、天然裂隙偏转角及软弱层倾角对岩石破裂后裂隙扩展的影响。研究结果表明,岩石破裂后裂隙扩展的方向主要受地应力影响,地应力差异越大,岩石破裂压力也越小。当地应力差异系数较小时,岩石破裂产生的裂隙数量较多,有大量的次生裂隙产生,当地应力差异系数较大时次生裂隙则会被抑制,主要产生沿最大主应力方向扩展的主裂隙,且偏向最大主应力方向的裂隙数量明显增加,呈“蝶形”分布。天然裂隙的存在会影响裂隙的扩展路径,裂隙扩展过程中易贯通低偏转角的天然裂隙,而直接穿透高偏转角的天然裂隙。在应力的作用下,软弱层中会发育有大量的微观裂隙,在倾角较低时裂隙主要发育在软弱层中,倾角较高时则受最大主应力影响而直接穿透软弱层。 展开更多

关键词 非开挖 地应力 软弱层 天然裂隙 裂隙扩展

在线阅读 下载PDF 职称材料

含预制裂隙水电站岩质边坡稳定性分析 被引量：1

19

作者 吴越 《地下水》 2022年第1期203-205,共3页

边坡稳定性一直以来工程地质中重要的研究领域,在工程当中对边坡稳定性进行分析能够较少人员伤亡与经济损失。本文采用有限元强度折减法,并引入扩展有限元法来描述裂隙破坏本构,研究了探究天然裂隙的深度、倾角以及位置对岩质边坡塑性... 边坡稳定性一直以来工程地质中重要的研究领域,在工程当中对边坡稳定性进行分析能够较少人员伤亡与经济损失。本文采用有限元强度折减法,并引入扩展有限元法来描述裂隙破坏本构,研究了探究天然裂隙的深度、倾角以及位置对岩质边坡塑性区的贯通以及稳定性的影响。结果表明天然裂隙的存在会影响滑面最终的贯通范围,同时会影响边坡的安全系数。其中边坡顶部裂隙的位置对边坡安全系数的影响最大,裂隙深度和倾角同样对边坡安全系数有一定影响,但影响相比坡顶裂隙较小。 展开更多

关键词 XFEM 天然裂隙 边坡稳定性 滑动面

在线阅读 下载PDF 职称材料

裂隙与持续荷载影响下砂浆锚杆腐蚀退化的试验研究

20

作者 郭奇峰 刘海龙 +3 位作者 席迅 马宏驰 潘继良 蔡美峰 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期947-961,共15页

锚杆是岩土工程中应用最广泛的锚固结构之一。锚杆腐蚀严重影响锚固结构的长期使用性能,导致锚固工程过早失效破坏。砂浆锚杆的腐蚀退化机理尚不完全清楚,特别是考虑到岩体的天然裂隙和锚杆所受到的持续荷载作用。本文考虑天然裂隙和持... 锚杆是岩土工程中应用最广泛的锚固结构之一。锚杆腐蚀严重影响锚固结构的长期使用性能,导致锚固工程过早失效破坏。砂浆锚杆的腐蚀退化机理尚不完全清楚,特别是考虑到岩体的天然裂隙和锚杆所受到的持续荷载作用。本文考虑天然裂隙和持续荷载,开展了锚杆腐蚀退化综合试验研究。对不同位置裂隙的混凝土-砂浆-锚杆试件进行了腐蚀试验。采用可施加持续应力装置对锚杆施加连续的轴向载荷,并采用电化学方法加速锚杆腐蚀。通过对不同腐蚀时间的锚杆进行拔出试验,得到了腐蚀试件的黏结滑移关系。进一步讨论了天然裂隙和连续荷载对锚杆腐蚀特性、腐蚀机理和黏结性能退化的影响。结果表明,锚杆腐蚀显著降低了砂浆锚杆的黏结强度和临界滑移长度。腐蚀程度为3.45%~4.98%的锚杆黏结强度较腐蚀前下降39.5%~65.8%。锚杆在天然裂隙附近更容易发生局部腐蚀。天然断裂越靠近加载端,腐蚀引起的黏结强度退化越严重。轴向载荷越大,腐蚀退化越明显。本研究解释了砂浆锚杆在裂隙岩体中的腐蚀退化机制,为锚杆支护耐久性设计提供了参考。 展开更多

关键词 锚杆 腐蚀 黏结退化 砂浆 天然裂隙 持续荷载

在线阅读 下载PDF 职称材料