内水压下含中空裂隙新型材料的压裂试验及数值模拟研究

付金伟; 朱维申; 张新中; 石路杨; 谢富东 工程科学与技术 2017年第04期

摘要:研制出一种完全透明、–15~–10℃下拉压强度比达1/6.6的树脂材料,其与岩石特性的相似程度比前人研究成果有大幅提高。制作了内置单裂隙试件,所含裂隙为中空张开型。采用自主设计的注水设备和低温加载装置,在固定水压作用下,分别开展水压为2、4 MPa时的单轴压缩试验和水压为2 MPa时的双轴压缩试验。详细描述了试件的次生裂纹形态和裂隙扩展过程,分析其产生的条件与机制,对比了有水与无水条件下试件破裂规律的异同。采用FLAC^3D开展数值模拟研究,在FLAC^3D自带均质流体模型基础上,引入改进的弹脆性本构模型,对损伤单元的力学参数和渗透系数进行二次定义,计算结果与文中试验结果相符合,表明了新数值模拟方法的有效性,可以很好地反映水压作用下裂隙岩体强度和稳定性的变化特征。

关键词:内水压压裂试验二次开发

单位:华北水利水电大学土木与交通学院; 河南郑州450045; 山东大学岩土与结构工程研究中心; 山东济南250061; 国家电网济南供电公司; 山东济南250012

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