不同角度充填节理花岗岩剪切裂纹扩展规律及断裂机制研究_中国煤炭行业知识服务平台

不同角度充填节理花岗岩剪切裂纹扩展规律及断裂机制研究

作者

韩学贤张士川沈宝堂柴顺杰张有成张伟强
单位

山东科技大学能源与矿业工程学院山东海科新源材料科技股份有限公司
摘要

增强型地热系统储层中岩体节理通常含有充填物，充填节理的剪切力学行为直接影响储层渗透性及连通性。基于不同角度充填节理花岗岩直剪试验，研究了充填节理花岗岩剪切破坏的力学特性、损伤变量演化及裂纹扩展规律。结果表明：充填物及节理角度影响花岗岩抗剪强度，表现为充填物改变裂纹扩展介质，节理角度影响花岗岩剪切时节理面的受力状态；充填节理花岗岩损伤破坏过程分为裂纹闭合、裂纹萌生发育、裂纹扩展破坏3个阶段，损伤变量随着损伤过程进行呈不断增大趋势；节理花岗岩剪切裂纹扩展方向可分为水平方向及平行节理方向，0°与90°节理试件剪切裂纹沿水平方向扩展直至贯通试件，30°、45°与60°节理试件剪切裂纹扩展方向与自身节理角度一致。
关键词

岩石力学充填节理节理倾角断裂机制损伤演化
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(52004147,51974173)；煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室2020年开放基金项目(GJNY-20-113-19)；山东省自然科学基金项目(ZR2020QE129)；
文章目录

1 试验方案
1.1 充填材料配比
1.2 充填节理试件制备
1.3 试验设备及步骤
2 剪切力学特性分析
2.1 剪切应力-剪切位移曲线
2.2 剪切强度演化特征
3 剪切损伤演化特征分析
1) 裂纹闭合阶段。
2) 裂纹萌生发育阶段。
3) 裂纹扩展破坏阶段。
4 节理花岗岩宏观破坏特征及裂纹扩展规律分析
4.1 节理角度为0°时花岗岩破坏特征及裂纹扩展规律
4.2 节理角度为30°时花岗岩破坏特征及裂纹扩展规律
4.3 节理角度为90°时花岗岩破坏特征及裂纹扩展规律
5 结论
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