收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

考虑T应力的岩石裂纹尖端起裂特性研究

张恒  
【摘要】:岩石作为一种天然材料,其内部存在着很多的节理、片理、层理及裂纹等,是一种典型的非均匀、不连续、各向异性的材料。工程中岩石的破坏与失稳主要由细观裂纹的起裂、扩展、贯通引起。因此,岩石中裂纹的起裂特性一直是岩石工程中的一个研究热点,并且已经取得了丰硕的成果。本文基于传统断裂力学中裂纹尖端应力场方程的基础上,通过考虑Williams展开式中的非奇异应力项,重新建立了裂纹尖端断裂准则,分析了不同远场载荷作用下裂纹起裂特性以及双轴压缩作用下的岩石裂纹水力压裂规律,并且基于数值模拟的方法研究了预置双裂纹的贯通机制。得出以下结论:(1)在远场拉-压应力组合下,考虑非奇异项的修正理论相比不考虑非奇异项的传统理论计算出的起裂角与实验结果吻合良好。裂纹表面正应力将出现拉压转换,随着侧压系数|k|和摩擦系数μ的增大,转换临界角增大。起裂角随着裂纹倾角β的增加而减小,裂纹表面为压应力时的减小程度要比裂纹表面为拉应力时小。裂纹表面为压时,裂纹起裂角随着摩擦系数μ的增大而增大。在远场压-压应力组合下,本文修正理论计算的起裂角随着裂纹倾角β的增加而增大。随着摩擦系数μ侧压系数κ、无量纲系数α的增加,裂纹倾角β较小和较大的区域,裂纹尖端的奇异性消失。(2)运用最大周向拉应变理论,建立了岩石裂纹水力压裂的开裂判据,计算了裂纹起裂的临界水压和临界偏转角。随着围压、临界裂纹区r,以及泊松比v的增加,起裂临界水压增大,临界偏转角逐渐减小。当水压高于岩石破裂所需的临界水压,起裂偏转角将随着水压的提高逐渐减小,最后趋于沿着裂纹原有的方向扩展。考虑T应力(非奇异应力项)的修正理论比不考虑T应力的传统理论计算出的临界水压、临界偏转角都要小。(3)采用RFPA2D对预置双裂纹断裂特征进行研究,观察得到四种情况下的扩展与贯通轨迹,分别阐述了翼型裂纹和次生裂纹的形成和扩展机制。定义了三种类型的贯通模式,并且从强度和能量角度进行了论述。从声发射试验可以看出宏观裂纹的扩展是细观单元损伤累计的结果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 朱泽奇;盛谦;冷先伦;张占荣;;三峡花岗岩起裂机制研究[J];岩石力学与工程学报;2007年12期
2 李玉龙,郭伟国,贾德新,刘元镛,罗景润,杜君,陈裕泽;40Cr材料动态起裂韧性K_(Id)(σ)的实验测试[J];爆炸与冲击;1996年01期
3 苏彬;崔振源;;平面裂纹的起裂准则[J];西北工业大学学报;1989年02期
4 李海涛;罗伟;姜雨省;张俊松;;复合射孔爆燃气体压裂裂缝起裂扩展研究[J];爆炸与冲击;2014年03期
5 罗力更;δ-控制有效的试样尺寸要求[J];力学学报;1989年01期
6 孙洪涛,刘元镛;用Hopkinson压杆技术研究试样几何对动态起裂韧性的影响[J];实验力学;1996年02期
7 宫能平,夏源明;一种弹塑性材料动态起裂韧度的J表征和测试方法[J];固体力学学报;2003年02期
8 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张廷汉;沈亚鹏;周春虎;;高能气体压裂的起裂机理研究[A];岩石破碎理论与实践——全国第五届岩石破碎学术会论文选集[C];1992年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈庆丰;岩石中不等长多裂纹起裂及扩展规律试验研究[D];中国矿业大学(北京);2014年
2 李强;压缩作用下岩体裂纹起裂扩展规律及失稳特性的研究[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 骆龙炳;三轴压缩条件下三维裂纹起裂、扩展和连接过程的广义粒子动力学(GPD)数值模拟[D];重庆大学;2016年
2 王健勋;裂缝性储层射孔水平井裂缝起裂机理研究[D];西南石油大学;2016年
3 张恒;考虑T应力的岩石裂纹尖端起裂特性研究[D];大连理工大学;2016年
4 李军;混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂起裂准则的试验研究[D];大连理工大学;2009年
5 何颂根;具有弹塑性特征的地层水力压裂起裂模型研究[D];西南石油大学;2014年
6 张杨;裂缝性储层人工裂缝起裂及延伸机理研究[D];东北石油大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978