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受压脆性岩石Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹水力压裂研究 被引量：48
1
作者 冯彦军 康红普 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期226-232,共7页
在线弹性断裂力学理论的基础上,运用最大周向拉应变理论,分析了受远场地应力作用及裂纹面受水压力作用下脆性岩石裂纹的起裂方向及起裂条件。论述了泊松比μ对开裂角θ0,θ0-β关系以及断裂包络线的影响,给出了满足最大周向拉应变理论的... 在线弹性断裂力学理论的基础上,运用最大周向拉应变理论,分析了受远场地应力作用及裂纹面受水压力作用下脆性岩石裂纹的起裂方向及起裂条件。论述了泊松比μ对开裂角θ0,θ0-β关系以及断裂包络线的影响,给出了满足最大周向拉应变理论的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂包络线;定义水力压裂裂纹扩展影响因子D并分析其对水力压裂裂纹起裂及扩展的影响,D值逐渐增大时,KⅡ逐渐减小,KⅠ逐渐发挥主导作用,与数值计算结果一致;最后进行实例分析,并与现场水力压裂结果比较,二者结果比较接近。 展开更多
关键词 脆性岩石 Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹 水力压裂 裂纹扩展影响因子 起裂准则
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基于Griffith强度理论的岩石裂纹起裂经验预测方法研究 被引量：26
2
作者 刘泉声 魏莱 +2 位作者 刘学伟 刘建平 潘玉丛 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1561-1569,共9页
裂纹起裂强度是岩石破坏过程中的重要应力阈值,研究岩石起裂准则对于揭示其破坏机制及预测围岩工程性质有着重要意义。首先进行青砂岩试样的单轴及三轴压缩起裂试验,并基于多种应变响应分析其中的起裂机制及细观破坏特征,指出局部张拉... 裂纹起裂强度是岩石破坏过程中的重要应力阈值,研究岩石起裂准则对于揭示其破坏机制及预测围岩工程性质有着重要意义。首先进行青砂岩试样的单轴及三轴压缩起裂试验,并基于多种应变响应分析其中的起裂机制及细观破坏特征,指出局部张拉应力集中是起裂破坏的主因,总结提出低围压条件下的张开型起裂模型及高围压条件下的滑动型起裂模型。然后基于Griffith强度理论分析压应力场中岩石缺陷端部的局部最大张拉应力,其大小随差应力σ_1-σ_3的升高而增大,同时在围压条件下受表面摩擦作用的影响较大。针对岩石细观起裂机制提出起裂预测经验准则,准则中引入起裂参数m_(ci)作为围压影响系数以表征摩擦作用,从而适用于不同围压条件下的起裂破坏预测。利用3组起裂试验结果对经验准则进行验证,其准确性及实用性明显优于传统线性起裂准则。最后通过分析不同围压下岩石起裂强度与峰值强度之比σ_(ci)/σ_F,发现试样在围压60 MPa以下时其起裂破坏属于细观张拉破坏机制。 展开更多
关键词 岩石力学 裂纹起裂 围压作用 起裂准则 张拉破坏
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四点剪切梁法研究混凝土I-II复合型起裂准则及其缝高比影响规律 被引量：6
3
作者 徐世烺 李军 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第9期1110-1116,共7页
通过对3种不同缝高比试件的四点剪切梁试验,进行了混凝土I-II复合型起裂准则的试验研究,试验过程中除了测得极限荷载外,还测得了各个试件的起裂荷载及起裂角度。根据所测得的起裂荷载并通过有限元方法计算了开裂状态下的应力强度因子KI... 通过对3种不同缝高比试件的四点剪切梁试验,进行了混凝土I-II复合型起裂准则的试验研究,试验过程中除了测得极限荷载外,还测得了各个试件的起裂荷载及起裂角度。根据所测得的起裂荷载并通过有限元方法计算了开裂状态下的应力强度因子KI、KII分量,进而提出了与以往由极限荷载确定的断裂准则相区别的起裂准则,研究了缝高比对该起裂准则、试件起裂角度和应力强度因子分量的影响规律。结果表明,缝高比在0.3～0.4之间,其对混凝土I-II复合型断裂起裂准则有明显的影响;缝高比在0.4～0.5之间,其对混凝土I-II复合型断裂起裂准则基本上没有影响。随试件缝高比的增大,试件的起裂角度会增大,但对KI/KII却随缝高比的增大而减少。 展开更多
关键词 四点剪切梁 起裂准则 混凝土 缝高比
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基于断裂力学的层状岩石Hoek-Brown准则修正模型研究 被引量：3
4
作者 李英杰 王炳乾 +2 位作者 左建平 薛东杰 刘德军 《矿业科学学报》 CSCD 2022年第4期481-489,共9页
本文基于各向同性Hoek-Brown强度准则的断裂力学理论,从层状岩石细观断裂机理出发,分析初始微裂纹沿层理分叉后起裂条件,考虑初始裂纹引发岩石破裂的临界角,建立层理弱面主导裂纹偏转的参数m_(1)各向异性公式,引入考虑岩石沿层理和基质... 本文基于各向同性Hoek-Brown强度准则的断裂力学理论,从层状岩石细观断裂机理出发,分析初始微裂纹沿层理分叉后起裂条件,考虑初始裂纹引发岩石破裂的临界角,建立层理弱面主导裂纹偏转的参数m_(1)各向异性公式,引入考虑岩石沿层理和基质混合破裂修正系数,得到Hoek-Brown强度准则的各向异性修正模型。对比其他各向异性Hoek-Brown模型以及页岩三轴试验结果证明了模型的有效性。修正模型继承了各向同性Hoek-Brown强度准则的断裂力学理论对于岩石破坏特征量的选择,反映了岩石的细观破坏机理,同时考虑层理各向异性的影响,准则中的相关参数物理意义明确。模型中参数m与层理面角度、层理及岩石的抗拉强度、抗压强度、摩擦系数有关,其中层理面摩擦系数的变化会引起参数m极小值点位置及岩石强度特性发生改变。 展开更多
关键词 层状岩石 HOEK-BROWN准则 断裂力学 起裂准则 各向异性修正
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基于能量原理的岩石起裂准则 被引量：1
5
作者 任猛 高鸿集 董智文 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2019年第8期54-57,共4页
起裂强度是岩石受压破裂过程中重要的特征强度,应力达到起裂强度后,内部裂隙便开始萌发,产生应力集中现象,裂隙进一步发育造成岩石脆性断裂破坏。通过对砂岩进行单轴和三轴试验,发现不同围压下起裂强度时的弹性能随着围压的升高而增加,... 起裂强度是岩石受压破裂过程中重要的特征强度,应力达到起裂强度后,内部裂隙便开始萌发,产生应力集中现象,裂隙进一步发育造成岩石脆性断裂破坏。通过对砂岩进行单轴和三轴试验,发现不同围压下起裂强度时的弹性能随着围压的升高而增加,但是增速逐渐减缓,通过二次多项式函数可以较准确的表达出变化关系。岩石单元体的弹性能随着主应力的施加而增加,当单元体达到储能极限,即起裂弹性能时便会释放弹性能,引起单元体破坏,裂隙因此萌生,基于此建立了能量起裂准则。通过与试验数据对比,用能量起裂准则预测的起裂强度与试验结果之间平均误差为2.1%,最大误差为4.5%。 展开更多
关键词 起裂强度 弹性能 裂隙萌生 起裂准则
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脆性岩石多裂缝干扰扩展机理研究
6
作者 钟权 罗攀登 罗天雨 《海洋技术学报》 2022年第5期102-110,共9页
海洋中赋存有丰富的页岩油,由于这类储层岩性致密,需要采用体积压裂技术提高产能,而研究体积压裂过程中岩体内多个天然裂缝的扩展规律及其影响因素对于裂缝网络的形成至关重要。在水力压裂主裂缝壁面上及主裂缝两侧脆性岩体的水平切面上... 海洋中赋存有丰富的页岩油,由于这类储层岩性致密,需要采用体积压裂技术提高产能,而研究体积压裂过程中岩体内多个天然裂缝的扩展规律及其影响因素对于裂缝网络的形成至关重要。在水力压裂主裂缝壁面上及主裂缝两侧脆性岩体的水平切面上,当存在多条同轴天然裂缝时,影响天然裂缝起裂方向及起裂条件的因素较多。因此需要在线弹性断裂力学理论的基础上,运用最大周向拉应变及平面应变理论,建立受远场地应力作用及裂缝面受水压力作用下的理论模型。根据模拟结果,在主裂缝壁面上,随着垂向应力差异系数增加,天然裂缝最小起裂净压力减小,起裂角度增加,因此天然裂缝的扩展与垂向应力的大小有重要关系,垂向压力越小则越利于形成缝网。与有一定倾斜角度的裂缝相比,垂向天然裂缝容易破裂扩展。当天然裂缝的条数增加,天然裂缝的最小起裂净压力降低,有利于形成主裂缝壁面上的裂缝网络,达到体积压裂的效果。在主裂缝两侧岩体的水平切面上,天然裂缝与最小主应力方向的夹角越大,则对应破裂压力越小,且不需要较大的缝内压力(小于最小主应力)即可破裂。存在多条裂缝时,目标裂缝张性破裂的缝内压力均降低。上述模型及应用模拟揭示了脆性岩石在水力压裂过程中,主裂缝壁面岩体中形成复杂裂缝网络的内在机理。 展开更多
关键词 海洋油气 体积压裂 Ⅰ-Ⅱ型复合裂缝 同轴多裂缝 起裂准则
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高承压水上底板采动岩体裂隙演化规律研究 被引量：20
7
作者 陈军涛 武强 +2 位作者 尹立明 张文泉 谭文峰 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第7期54-60,140,共8页
为深入研究深部高应力、高水压和强开采扰动复杂环境下的岩体破裂问题,按裂隙产生的位置和机理,将深部底板采动岩体裂隙分为剪切裂隙、层向裂隙和竖向张裂隙,利用力学知识分别演算获得了三种类型岩体裂隙的起裂准则。借助"钻孔双... 为深入研究深部高应力、高水压和强开采扰动复杂环境下的岩体破裂问题,按裂隙产生的位置和机理,将深部底板采动岩体裂隙分为剪切裂隙、层向裂隙和竖向张裂隙,利用力学知识分别演算获得了三种类型岩体裂隙的起裂准则。借助"钻孔双端封堵侧漏装置"对赵各庄煤矿1237工作面进行的底板破坏实测结果,研究了深部底板采动岩体的裂隙演化实测规律。结果表明:煤层采深越大,底板采动破坏深度越大;煤层开采过程中深部底板采动岩体的原生裂隙呈现先闭合后张开再闭合,新生裂隙起裂发育后逐渐闭合的演化规律;底板岩体破坏的初始位置和裂隙发育程度与岩层的岩性、受力等因素有关,验证了深部底板采动岩体裂隙起裂准则分析的准确性。 展开更多
关键词 采动岩体 裂隙起裂准则 高承压水 注水漏失量 深部开采
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固体推进剂断裂性能研究进展 被引量：6
8
作者 常新龙 龙兵 +1 位作者 胡宽 赵文利 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期6-13,共8页
总结了推进剂断裂试验研究的影响因素,并根据是否影响裂纹扩展机理对其影响因素进行了分类;分析了理论研究和裂纹起裂准则的研究现状。展望了固体推进剂的动态断裂研究,认为低温动态断裂将成为下一步研究的重点。附参考文献61篇。
关键词 材料科学 固体推进剂 断裂性能 裂纹起裂准则 动态断裂
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水压作用下岩体裂隙压剪起裂准则 被引量：1
9
作者 刘红岩 周月智 +2 位作者 张光雄 薛雷 郑秀华 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期920-929,共10页
为深入研究裂隙闭合与非闭合2种情况下裂隙水导致岩体压剪断裂机理,建立相应的压剪起裂准则。首先,研究初始地应力及裂隙水压作用下的非闭合裂隙尖端应力强度因子及起裂准则,并讨论压剪系数和水压对裂隙压剪起裂应力的影响;其次,研究闭... 为深入研究裂隙闭合与非闭合2种情况下裂隙水导致岩体压剪断裂机理,建立相应的压剪起裂准则。首先,研究初始地应力及裂隙水压作用下的非闭合裂隙尖端应力强度因子及起裂准则,并讨论压剪系数和水压对裂隙压剪起裂应力的影响;其次,研究闭合裂隙压剪破坏机理,并讨论裂隙尖端相对临界尺寸和裂隙面摩擦因数对临界水压(裂隙起裂时的水压)的影响;最后,采用室内试验及现场测试结果对上述两类准则的合理性进行验证。研究结果表明:非闭合裂隙尖端应力强度因子KⅠ应为裂隙面上法向压应力引起的KⅠ(N)及平行于裂隙面的横向压应力引起的KⅠ(T)之和,且其起裂模式多为压剪起裂;基于周群力等提出的经验压剪断裂准则,提出相应的非闭合裂隙压剪起裂准则;随着压剪系数增加,起裂应力分别呈非线性增加;随着水压增加,起裂应力呈非线性减小。在水压作用下,闭合裂隙压剪起裂模式往往为拉伸起裂,且裂隙尖端的KⅠ≡0,由此提出了考虑裂隙尖端T应力的修正最大周向应力准则;随着裂隙尖端相对临界尺寸增加,临界水压呈线性减小;随着裂隙面摩擦因数增加,临界水压呈非线性增加。 展开更多
关键词 岩体 闭合裂隙 非闭合裂隙 压剪起裂准则 T应力 临界水压
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天然裂缝影响下的复杂压裂裂缝网络模拟 被引量：56
10
作者 赵金洲 李勇明 +2 位作者 王松 江有适 张烈辉 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期68-73,共6页
水力压裂缝与页岩储层中的天然裂缝沟通后,多因素影响下的起裂与延伸变化规律将决定裂缝网络的几何尺寸及复杂程度。根据断裂力学基础理论,引入裂缝起裂与延伸判定准则来研究裂缝延伸过程中角度变化趋势及延伸压力影响因素。在此基础上... 水力压裂缝与页岩储层中的天然裂缝沟通后,多因素影响下的起裂与延伸变化规律将决定裂缝网络的几何尺寸及复杂程度。根据断裂力学基础理论,引入裂缝起裂与延伸判定准则来研究裂缝延伸过程中角度变化趋势及延伸压力影响因素。在此基础上建立页岩气压裂复杂裂缝数学模型,分析不同岩石力学参数、地应力分布、裂缝物性参数以及施工参数对裂缝网络形态的影响。求解过程中以等压力梯度值划分裂缝延伸方向上的计算节点,能在迭代拟合流量分布之前显式求解裂缝几何参数,加快求解速度;将起裂与延伸准则作为分支缝扩展依据,能避免常规拟三维裂缝模拟中对缝长延伸的拟合,减少迭代次数。模拟结果表明,优选天然裂缝发育、地应力差较小的储层是形成缝网的充分条件;通过暂堵、转向等方式保持较高的缝内压力有利于分支缝以较大的曲率半径延伸更远的距离,扩大增产作用区域;模拟得到的缝网形态能够与现场微地震测试数据点的存在范围、分布密度实现较好地吻合,佐证了上述模型的准确性。 展开更多
关键词 页岩气 水力压裂 起裂与延伸准则 延伸角 延伸压力 裂缝网络 复杂裂缝模型
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