三轴应力下致密砂岩的裂纹发育特征与能量机制

发布时间：2018-03-02 03:09

  本文关键词： 岩石力学 破坏裂纹 三轴应力 CT扫描 能量机制　出处：《岩石力学与工程学报》2014年04期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：开展致密砂岩三轴压缩试验及CT扫描试验,获得不同围压作用下岩石破坏裂纹的几何形态CT图像;利用图像处理、统计学等方法构建破坏裂纹形态的三维空间模型,分析不同围压对破坏裂纹几何形态和分布特征的影响规律,基于能量理论揭示不同三轴应力下岩石破坏时裂纹扩展的能量机制。研究表明:围压对岩石破坏裂纹的形态、数量和空间分布特征有很大的影响。当围压较低时,破坏裂纹数量众多、形态复杂,最终形成主裂纹和次生裂纹交叉分布的裂纹网络结构;围压较高时,最终形成的破坏主裂纹数量减少,次生裂纹消失,形态复杂的裂纹网络被近似直线的破坏裂纹所取代;围压对岩石破坏裂纹扩展的能量耗散和能量释放特征有显著的影响。随着围压的增加,单位体积内的可释放弹性应变能线性增加,而耗散能则呈线性递减趋势。低围压时破坏裂纹的耗散能较大,从而产生几何形态复杂、数量众多的微裂纹。而高围压时的耗散能较少,产生的破坏裂纹数量减少,几何形态趋于简单化、规则化。
[Abstract]:Three axis compression test and CT scan test of tight sandstone were carried out to obtain the geometric shape CT image of rock failure crack under different confining pressure, and the 3D spatial model of failure crack shape was constructed by image processing and statistics. The influence of different confining pressures on the geometry and distribution of failure crack is analyzed. Based on energy theory, the energy mechanism of crack propagation under different triaxial stress is revealed. When the confining pressure is low, the number of failure cracks is large and the shape is complex. Finally, the crack network structure with the cross distribution of main crack and secondary crack is formed, and when the confining pressure is high, the crack network structure is formed when the confining pressure is high. Finally, the number of failure main cracks decreases, the secondary cracks disappear, and the complex crack network is replaced by the failure crack which is approximately straight line. The confining pressure has a significant effect on the energy dissipation and energy release characteristics of crack propagation in rock failure. With the increase of confining pressure, the released elastic strain energy increases linearly in unit volume. At low confining pressure, the dissipative energy of failure crack is larger, resulting in a large number of microcracks with complex geometry, while at high confining pressure, the dissipative energy is less and the number of failure cracks decreases. The geometric form tends to be simplified and regularized.
【作者单位】： 中国矿业大学力学与建筑工程学院;中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;
【基金】：国家杰出青年科学基金项目(51125017) 教育部博士点基金项目(201300231200200) 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放课题(SKLCRSM13KF)
【分类号】：TU45

【参考文献】

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本文编号：1554751