水压致裂的尺度效应模拟分析

发布时间：2018-04-26 17:03

  本文选题：水压致裂 + 尺寸效应　； 参考：《煤矿安全》2015年08期

【摘要】：为分析水压致裂时的尺寸效应,建立了考虑急斜围岩应力特征的多尺度单孔水压致裂模型,分析了水压致裂过程中声发射信号、裂纹扩展形态、孔隙压力演化规律等特征,归纳了不同尺度的模型致裂时所需水压的变化趋势。结果表明:虽然各个模型的尺度不同,但裂纹的发育特征相似,主要由钻孔中心垂直发育,向模型的顶部和底部方向呈三角形发展;尺寸效应的存在使得试件破坏水压随试件增大呈上升趋势,破坏水压和试件半径R/钻孔半径r呈现出较好的相关性,随着试件所需破坏范围的加大要求水压愈大。
[Abstract]:In order to analyze the size effect of hydraulic fracturing, a multi-scale hydro-fracturing model with single hole considering the stress characteristics of steep surrounding rock is established. The characteristics of acoustic emission signal, crack propagation morphology and pore pressure evolution in the process of hydraulic fracturing are analyzed. The variation trend of water pressure required for crack induced by different scale models is summarized. The results show that, although the scales of each model are different, the characteristics of crack development are similar, mainly from the vertical development of the borehole center to the top and bottom of the model. Because of the size effect, the water pressure of the specimen increases with the increase of the specimen, and there is a good correlation between the water pressure of the specimen and the radius of the specimen R / R of the borehole. The larger the damage range of the specimen is, the greater the water pressure is.
【作者单位】： 西安科技大学能源学院;教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(U1361206) 西安科技大学博士(后)启动金资助项目(2014QDJ070) 西安科技大学培育基金资助项目(2014055) 国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2015CB251600) 973计划前期研究专项资助项目(2014CB260404) 陕西省重点科技创新团队计划资助项目(2013KCT-16)
【分类号】：TD712.6

【参考文献】

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3 杨天鸿,唐春安 ,刘红元 ,朱万成;水压致裂过程分析的数值试验方法[J];力学与实践;2001年05期

4 潘鹏志;冯夏庭;吴红晓;孙峰;周辉;;水压致裂过程的弹塑性细胞自动机模拟[J];上海交通大学学报;2011年05期

5 康天合,张建平,白世伟;综放开采预注水弱化顶煤的理论研究及其工程应用[J];岩石力学与工程学报;2004年15期

6 邓广哲,王世斌,黄炳香;煤岩水压裂缝扩展行为特性研究[J];岩石力学与工程学报;2004年20期

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8 李根;唐春安;李连崇;梁正召;;水压致裂过程的三维数值模拟研究[J];岩土工程学报;2010年12期

9 倪冠华;林柏泉;翟成;李贤忠;李全贵;;脉动水力压裂钻孔密封参数的测定及分析[J];中国矿业大学学报;2013年02期

【共引文献】

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5 贾蓬;唐春安;;完整岩石卸荷力学特性的数值模拟研究[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年

6 段东;唐春安;徐涛;高坤;李连崇;;开采过程中煤岩体应力场变化的数值试验研究[A];第十届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2008年

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3 冷雪峰,唐春安,杨天鸿,李连崇;岩石水压致裂过程的数值模拟分析[J];东北大学学报;2002年11期

4 唐春安,刘红元,秦四清,杨志法;非均匀性对岩石介质中裂纹扩展模式的影响[J];地球物理学报;2000年01期

5 崔维成;复合材料结构破坏过程的计算机模拟[J];复合材料学报;1996年04期

6 姜文忠;张春梅;姜勇;孙维吉;;水压致裂作用对岩石渗透率影响数值模拟[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年05期

7 杨天鸿,屠晓利,於斌,张永彬,李连崇,唐春安,谭国焕;岩石破裂与渗流耦合过程细观力学模型[J];固体力学学报;2005年03期

8 赵阳升,杨栋,郑少河,胡耀青;三维应力作用下岩石裂缝水渗流物性规律的实验研究[J];中国科学E辑:技术科学;1999年01期

9 曲民强,康天合,靳钟铭,高志远;顶煤冒放性及其预测分类研究[J];焦作工学院学报;1998年02期

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4 姜文忠;张春梅;姜勇;孙维吉;;水压致裂作用对岩石渗透率影响数值模拟[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年05期

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6 杨天鸿,唐春安 ,刘红元 ,朱万成;水压致裂过程分析的数值试验方法[J];力学与实践;2001年05期

7 康志强;周云飞;温海民;;基于声发射监测的岩石水压致裂实验研究及数值模拟分析[J];化工矿物与加工;2012年06期

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本文编号：1806880