隨著傳統(tǒng)油氣資源的逐漸枯竭,可以替代傳統(tǒng)資源的非常規(guī)能源（頁巖氣）開始被大力推廣。在頁巖氣實際開采工程中不同沖擊荷載使頁巖受到?jīng)_擊氣壓作用,同時我國頁巖層埋深較深,巖體處于復雜應力狀態(tài)。研究頁巖在圍壓狀態(tài)下的動態(tài)力學性能具有重要意義。本文對圍壓狀態(tài)下頁巖的動態(tài)力學性能進行研究,主要研究內容為:（1）本文以四川宜賓長寧縣頁巖氣開采為工程背景,選取當?shù)仨搸r為試驗研究目標,測試了頁巖的基本物理力學參數(shù),保證了試件的統(tǒng)一性,減少試驗誤差,并為后文模擬提供參數(shù)。（2）開展了頁巖的單軸SHPB動態(tài)壓縮試驗,討論了不同應變率下頁巖的動態(tài)抗壓強度及破壞模式,確定單軸壓縮作用下的波形圖為“雙波峰”,單軸動態(tài)抗壓強度有明顯的應變率效應。（3）開展了圍壓條件下的SHPB動態(tài)壓縮試驗,對比分析了圍壓下波形圖為“單波峰”,在同一沖擊氣壓下,隨著圍壓增大,頁巖動態(tài)抗壓強度和DIF均增大。在能量方面,隨著應變率的增加,頁巖的比能量吸收值增大;入射能隨著沖擊氣壓增加而增大,而在同一圍壓下,巖樣的能量利用率隨著入射能的增加而減小;在相同入射能的條件下,能量利用率隨著圍壓的增大而減小。（4）開展了對圍壓下頁巖動態(tài)壓縮數(shù)值... 

【文章來源】：西南科技大學四川省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

世界部分地區(qū)地應力統(tǒng)計結果[1]

緒論51.2.3圍壓下頁巖的動態(tài)壓縮試驗研究現(xiàn)狀對巖石進行室內實驗是目前研究巖石力學性能最基本的方法。在實際工程中，巖體往往面臨著爆破、沖擊等動態(tài)荷載作用，僅僅使用靜力學的原理和實驗研究此類問題是不合理的。如果考慮此條件下巖石的應變率效應和慣性效應，對巖石的動態(tài)力學性能研究相對于靜態(tài)復雜很多。其次巖石本身材料內部結構的復雜性，使得動荷載作用下的分析也與靜力學不同。而區(qū)分巖石動態(tài)行為和靜態(tài)行為的主要依據(jù)是應變率的大校在巖石力學與工程學領域里，對于研究巖石材料的靜態(tài)和準靜態(tài)的力學問題，目前主要使用RMT巖石力學試驗系統(tǒng)等試驗裝置，該試驗裝置的應變率一般維持在10-5~10-1s-1；而實際工程中常常面臨的爆破、沖擊等動荷載力學行為的作用時間很短，介質在極短時間內就會發(fā)生動力參數(shù)的改變，因此形成高應變率問題。根據(jù)現(xiàn)場工程了解，在巖體開挖過程中的機械沖擊和爆破等實際過程中應變率一般為101~103s-1[21]，那么對巖石進行動態(tài)力學性能研究的應變率要比靜態(tài)力學行為高出幾個量級，所以僅用針對靜態(tài)或準靜態(tài)荷載問題所使用的實驗裝置不能滿足動態(tài)力學性能試驗研究。目前有許多學者通過改變試驗設備，來提高加載應變率，在圖1-2給出了試樣在不同應變率區(qū)域的試驗方法和試驗裝置[22]。圖1-2不同應變率區(qū)域的試驗方法和試驗裝置Fig.1-2Testmethodandtestdevicefordifferentstrainrateregions從圖1-2可以看出，爆破或沖擊荷載所產(chǎn)生的應變率主要集中在101~103s-1范圍內，在此應變率下的試驗裝置是在1949年時Kolsky[23]提出的分離式霍普金森壓桿試驗裝置。分離式霍普金森壓桿作為研究應變率在10~104s-1范圍內材料動態(tài)性能的經(jīng)典試驗

緒論7下頁巖的應力應變曲線圖，并分析頁巖在不同應變率下的破壞模式及單軸抗壓強度。（3）開展圍壓條件下頁巖動態(tài)沖擊試驗，得到不同圍壓及不同應變率下的應力應變曲線，研究應變率、圍壓、應力峰值三者關系，并擬合得到DIF與應變率、圍壓的關系式。同時分析SHPB沖擊試驗中的能量變化規(guī)律與巖石破壞強度的關系。（4）開展頁巖SHPB數(shù)值模擬計算，得到頁巖K&C本構模型系數(shù)，并通過對頁巖SHPB試驗模擬，得到頁巖在圍壓下的破壞過程。1.3.2技術路線根據(jù)頁巖的國內外研究現(xiàn)狀和本文的研究內容，將論文分成了圖中的四個研究方向，并細分了具體的研究方法，得到了如圖1-3的技術路線圖。圖1-3技術路線Fig.1-3Technicalroute


本文編號：3513201