近年來,國內(nèi)外地面建設(shè)、地下空間改造、能源開采、CO_2捕集與封存、大壩修造等巖土工程涉及到地下注液活動,會導(dǎo)致工程地區(qū)附近的巖體環(huán)境發(fā)生重大的改變,甚至失穩(wěn)破壞,其中巖體發(fā)生破壞的形式大多數(shù)為剪切破壞。本文針對剪應(yīng)力-注水壓力耦合作用問題,開展了不同注水壓力水平下砂巖的剪切試驗和不同剪應(yīng)力水平下砂巖的水力壓裂試驗,分析峰值應(yīng)力、變形、流量、聲發(fā)射等參數(shù)的演化規(guī)律,并結(jié)合聲發(fā)射定位技術(shù)和CT掃描技術(shù)觀察試驗全過程中裂紋的時空演化規(guī)律和破壞后試件的開裂形態(tài),探討兩種應(yīng)力路徑下剪應(yīng)力-注水壓力耦合作用機理,取得的研究成果如下:(1)對于注水條件下的剪切試驗,峰值剪應(yīng)力隨注水壓力水平的增加而減小,而對于剪切荷載條件下的水力壓裂試驗,峰值注水壓力隨剪應(yīng)力水平的增加呈先增大后減小的趨勢;(2)在剪切過程中,試件由彈性階段過渡到非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段大致發(fā)生在峰值剪應(yīng)力的69%~85%之間,聲發(fā)射事件在非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段大量集聚,形成核狀或條帶狀的點云;(3)剪切試驗中的水壓作用主要表現(xiàn)為弱化砂巖顆粒的連結(jié),增大孔隙水壓,減小有效法向應(yīng)力,促進(jìn)裂紋發(fā)育和擴(kuò)展,具體表現(xiàn)為削弱砂巖的抗剪性能,注水壓力水平越大,削弱作用越大;水力壓裂試驗中的剪應(yīng)力作用在低剪應(yīng)力水平表現(xiàn)為對試件的擠壓緊實作用,而在高剪應(yīng)力水平表現(xiàn)為對試件的大尺度損傷作用,并存在一個中間剪應(yīng)力水平,作為這兩種作用的轉(zhuǎn)變拐點,試驗中這個拐點出現(xiàn)在剪應(yīng)力水平為60%的時候;(4)在無注水的剪切試驗中,試件的破壞模式為橫向剪切斷裂,而在有注水的剪切試驗中,試件的破壞模式為含有縱向次級裂隙的橫向剪切斷裂,且隨著注水壓力水平的增大,縱向次級裂隙的連通程度加大;對于水力壓裂試驗,隨著剪應(yīng)力水平的增大,試件的破壞模式由縱向劈裂破斷先轉(zhuǎn)為劈裂-剪切復(fù)合型破斷,最后轉(zhuǎn)變?yōu)楹锌v向次級裂隙的橫向剪切斷裂。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU45
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

3（氧化鋁）、MgO（氧化鎂）、K2O（氧化鉀）等，通過壓汞實驗測得隙度為 9.25%，該砂巖屬于川渝地區(qū)常見的低滲致密砂巖。由于各種存在的因素（巖石組成礦物分布、巖石結(jié)構(gòu)、試件加工、試驗導(dǎo)致巖類試驗結(jié)果通常具有極大的離散性，往往影響巖石力學(xué)性質(zhì)的研因此在巖樣的加工過程中，選用大塊砂巖石板切割，并用馬克筆作紅色，如圖 2.3（a）所示，這一做法可以使試件安裝方向保持一致，降低試散性。接著將切好的試件采用濕式加工法細(xì)磨六個端面，再利用四級28、W10、W5 及 W2）分級打磨，使試件任意兩端平整度差異不超過 0.02為 100×100×100mm3，通過波速及密度測定篩選參數(shù)接近的試件作為試對試驗用試件利用全自動鉆孔機先從試件頂端中心處垂直端面打孔，孔徑 55mm，再用開孔器從原中心處擴(kuò)孔，孔徑 12mm，孔深 45mm。根據(jù)工驗方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50266-2013），將加工好的試件放進(jìn) 105°恒溫烘箱小時，取出后用耐高溫保鮮膜包裹密封，圖 2.3（b）為試驗備用試件，燥巖樣的基本物理力學(xué)參數(shù)。

圖 2.2 砂巖能譜圖Fig.2.2 EDX images of sandstone samples（a）石板切割前后 （b）試件成品圖 2.3 砂巖試件Fig.2.3 The experimental specimens
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2836879