本文關(guān)鍵詞：水壓誘發(fā)裂縫拉伸與剪切破裂的理論模型研究　出處：《巖石力學與工程學報》2017年09期 　論文類型：期刊論文

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【摘要】：基于斷裂力學理論,分別研究水壓誘發(fā)的拉伸與剪切破壞特征。在水壓誘發(fā)拉伸破壞方面,建立考慮井筒影響的地應力與水壓耦合下的射孔尖端裂縫應力強度因子計算方程,推演該條件下拉剪復合應力狀態(tài)下的斷裂準則以及臨界水壓和啟裂角的計算式。運用該方法從理論上分析了井筒周圍存在對稱的2條裂紋時,啟裂水壓和角度受射孔傾角、射孔長度、井筒半徑及主應力差的影響。研究結(jié)果表明,依據(jù)推演的拉剪復合型斷裂準則計算得到的射孔啟裂水壓和角度與試驗結(jié)果吻合良好。參數(shù)分析表明:隨著射孔長度或井筒半徑的增加,臨界水壓減小。在水壓誘發(fā)剪切破壞方面,則根據(jù)裂紋面的應力狀態(tài),分別推導裂紋處于壓剪閉合狀態(tài)和壓剪不閉合狀態(tài)下,水壓誘發(fā)剪切破壞的斷裂準則,并考慮非奇異應力對剪切斷裂的影響,進一步推導壓剪閉合應力狀態(tài)下發(fā)生剪切破壞的臨界水壓計算公式。
[Abstract]:Based on the theory of fracture mechanics, the characteristics of tensile and shear failure induced by water pressure are studied, respectively, in the aspect of tensile failure induced by water pressure. The calculation equation of stress intensity factor of perforation tip fracture considering wellbore influence is established under the coupling of in-situ stress and water pressure. The fracture criterion under the condition of pull-down shear composite stress and the formulas for calculating critical water pressure and crack initiation angle are derived. Using this method, the symmetric two cracks around the wellbore are theoretically analyzed. The water pressure and angle of crack initiation are affected by perforation inclination, perforation length, wellbore radius and principal stress difference. The calculated water pressure and angle of perforation based on the derived tension-shear fracture criterion are in good agreement with the experimental results. The parameter analysis shows that with the increase of perforation length or wellbore radius. The critical water pressure decreases. In the case of water pressure induced shear failure, according to the stress state of the crack surface, the fracture criteria of the water pressure induced shear failure are derived, respectively, when the crack is in the state of compression shear closure and the pressure shear failure is not closed. Considering the influence of nonsingular stress on shear fracture, the critical water pressure formula for shear failure under the condition of compressive shear closure stress is derived.
【作者單位】： 大連理工大學土木工程學院巖石破裂與失穩(wěn)研究所;西南石油大學油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(U1562103) 國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973)項目(2014CB047100) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助(DUT17LK35)~~
【分類號】：TU45
【正文快照】： 高水頭壓力作用下,巖體中的裂隙發(fā)生擴展并相互貫通,稱之為水力壓裂(劈裂)。水壓誘發(fā)的裂紋擴展對許多巖體工程(如石油開采、水利水電、礦井突水防治、核廢料地下儲存、地下污染物運移、地熱開發(fā)工程等,具有重要的理論意義和應用價值。一方面,水壓力的存在可能給工程帶來嚴重

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本文編號：1374569