《含X型節理岩體裂隙擴展及水壓致裂機理研究》是依託山東大學，由張波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含X型節理岩體裂隙擴展及水壓致裂機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張波
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
在能源開發、礦山開採和隧道建設等岩體工程中，X型節理是節理存在的主要形式之一，但目前對岩體裂隙擴展及水壓致裂的研究主要以含單一節理或雁形節理岩體為研究對象，對含X型節理岩體的研究尚不多。本項目擬首先研究含X型節理岩體試件在單軸、雙軸及三軸拉/壓載入下的裂隙擴展及岩橋貫通模式，確立含X型節理岩體在拉/壓載入下的裂隙起裂準則及擴展規律；繼而通過含X型節理岩體水壓致裂三軸實驗，研究岩體在水壓致裂下的裂隙擴展行為，得到岩體在水壓致裂作用下X型節理及水力裂縫的起裂及擴展規律；進而繼續通過含X型節理岩體水壓致裂實驗，研究典型地應力場條件下X型節理被水力裂縫穿透的條件，確立水力裂縫在X型節理存在處深入延伸的實現條件及方法。將實驗得到的含X型節理岩體裂隙擴展力學模型與現有計算軟體結合，建立含X型節理岩體裂隙擴展專用計算模組。上述成果可以為石油增產、頁岩氣開採所需的水壓致裂提供理論支持與數值模擬手段。
本項目針對岩體工程中大量存在的X型節理，以類岩石材料模擬岩體，研究了含X型節理岩體的拉/壓力學性能及在水壓致裂下的裂隙擴展規律與機理。本項目首先通過含單組X型節理岩體試件的拉/壓載入實驗，得到了含X型節理岩體在拉/壓載入下的裂隙起裂模式及擴展規律；繼而通過含兩組X型節理岩體試件的拉/壓載入實驗，確立了X型節理岩橋貫通準則；進而通過含交叉多裂隙岩體的拉/壓載入實驗，明確了裂隙數量及位置等對岩體破壞模式的影響規律。在掌握含X型節理岩體拉/壓力學性能的基礎上，通過含X型節理岩體三軸水壓致裂實驗，研究了岩體在水壓致裂下的裂隙擴展行為，得到了X型節理位置及主次裂隙角度對水力裂縫的起裂及擴展影響規律；進而繼續通過含X型節理岩體水壓致裂實驗，確定了X型節理被水力裂縫穿透的條件，為水力裂縫在X型節理存在處深入延伸找到了實現方法。結合實驗得到的含X型節理岩體裂隙擴展結果，用計算軟體Abaqus的擴展有限元模組，定量分析了含X型節理岩體在拉/壓荷載及水壓載荷下的裂隙擴展機理。本項目所得成果可以為岩體加固及頁岩氣開採所需的水壓致裂等工程提供理論支持與數值模擬手段。
