花岗岩裂隙等效水力隙宽确定方法研究
《热-力耦合作用下单裂隙花岗岩裂隙及渗透性演化规律研究》范文
《热-力耦合作用下单裂隙花岗岩裂隙及渗透性演化规律研究》篇一一、引言随着对地质工程和地球科学领域的深入研究，热-力耦合作用下的岩石力学行为及其对裂隙和渗透性的影响逐渐成为研究的热点。
花岗岩作为地球上广泛分布的岩石类型之一，其裂隙和渗透性演化规律的研究对于地质工程、岩石力学、地下水动力学等领域具有重要意义。
本文以热-力耦合作用下的单裂隙花岗岩为研究对象，探讨其裂隙及渗透性演化规律。
二、研究背景与意义花岗岩作为一种典型的岩石类型，具有高度的结构复杂性和物理特性变化多样性。
其裂隙发育及渗透性能在自然环境与工程实践中都发挥着重要作用。
随着地下工程建设（如隧道、矿井等）的不断发展，岩石的稳定性问题及地下水动力学问题日益突出。
因此，研究热-力耦合作用下的单裂隙花岗岩裂隙及渗透性演化规律，有助于揭示岩石的力学行为、预测裂隙发育趋势、评估地下工程的稳定性及地下水动力学特性，具有重要的理论意义和实际应用价值。
三、研究方法与实验设计本研究采用热-力耦合实验装置，对单裂隙花岗岩进行模拟实验。
实验过程中，通过控制温度和应力条件，观察并记录花岗岩的裂隙发育及渗透性变化情况。
具体方法如下：1. 实验材料选择：选用具有代表性的单裂隙花岗岩样品。
2. 实验装置：采用热-力耦合实验装置，包括温度控制系统、应力加载系统及渗透性测试系统。
3. 实验过程：首先，在室温下对花岗岩样品进行应力加载，观察其应力-应变关系；然后，在保持应力不变的情况下，逐渐升高温度，观察温度对裂隙发育的影响；最后，测试不同条件下的渗透性变化情况。
4. 数据记录与分析：记录实验过程中的应力、温度、裂隙发育及渗透性变化数据，分析热-力耦合作用下的裂隙及渗透性演化规律。
四、实验结果与分析1. 裂隙发育规律：在热-力耦合作用下，单裂隙花岗岩的裂隙发育呈现一定的规律性。
随着温度的升高和应力的增大，裂隙逐渐扩展、连通，形成更为复杂的裂隙网络。
同时，温度和应力的相互作用也会影响裂隙的发育方向和形态。
裂隙岩体的渗流特性试验及理论研究方法
裂隙岩体的渗流特性试验及理论研究方法摘要：简要叙述岩体裂隙的几何特性，岩石裂隙渗流特性研究的方法。
综述了国内外裂隙岩体单裂隙、水力耦合、非饱和情况下的渗流特性物模试验研究成果，并做了相应的分析和讨论。
分析表明：物模试验在研究裂隙岩体渗流特性方面具有不可替代的作用；需要进行更多的模拟实际岩体裂隙的试验；真正意义上的非饱和渗流试验还很少；分析结果为今后的裂隙岩体渗流特性物模试验研究提供了有益的方向。
关键词：裂隙岩体；渗流 ；单一裂隙；水力耦合；非饱和一 前言新中国成立以后，交通、能源、水利水电与采矿工程各个领域遇到了许多与工程地质及岩土力学密切相关的技术难题，在许多岩土工程、矿山工程及地球物理勘探过程中，岩体的渗透率起到十分重要的作用，但在理论上尚未引起足够的重视，通常将岩体渗流处理为砂土一样的多孔介质，用连续介质力学方法求解。
与孔隙渗流的多孔介质相比，裂隙岩体渗流的特点有：渗透系数的非均匀性十分突出；渗透系数各向异性非常明显；应力环境对岩体渗流场的影响显著；岩体渗透系数的影响因素复杂，影响因子难以确定。
岩石裂隙渗流特性研究的方法通常有直接试验法、公式推导法和概念模型法，而试验研究是其中一个最重要最直接的途径。
本文介绍了当前裂隙岩体渗流试验研究。
二 岩体裂隙的几何特性岩体的节理裂隙及空隙是地下水赋存场所和运移通道。
岩体节理裂隙的分布形状、连通性以及空隙的类型，影响岩体的力学性质和岩体的渗透特性。
岩体中节理的空间分布取决于产状、形态、规模、密度、张开度和连通性等几何参数。
天然节理裂隙的表面起伏形态非常复杂，但是从地质力学成因分析，岩体总是受到张拉、压扭、剪切等应力作用形成裂隙，这种作用不论经历多少次的改造，其结构特征仍以一定的形貌保留下来，具有一定的规律性。
裂隙面形态特征的研究越来越受到重视，在确定裂隙面的导水性质及力学性质方面，其作用越来越大。
裂隙面的产状是描述裂隙面在三维空间中方向性的几何要素，它是地质构造运动的果，因而具有一定的规律性，即成组定向，有序分布。
裂缝等效宽度的斯通利波检测实验及反演
２０２４年３月第３９卷第２期西安石油大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｍａｒ．２０２４Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．２收稿日期：２０２３ ０７ １３基金项目：国家自然科学基金“致密储层裂缝有效性的双尺度声波测井评价方法研究”（４２１０４１２６）第一作者：齐戈为（２０００ ），男，硕士研究生，研究方向：地球物理测井。
Ｅ ｍａｉｌ：２０２１７１０２９７＠ｙａｎｇｔｚｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：唐军（１９７９ ），男，博士，副教授，研究方向：地球物理测井和岩石物理。
Ｅ ｍａｉｌ：ｔａｎｇｊｕｎ＠ｙａｎｇｔｚｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ ０６４Ｘ．２０２４．０２．００４中图分类号：ＴＥ１３５文章编号：１６７３ ０６４Ｘ（２０２４）０２ ００３１ ０８文献标识码：Ａ裂缝等效宽度的斯通利波检测实验及反演齐戈为１，唐军１，蔡明１，何泽１，郑辰昌１，秦迎春２（１．长江大学地球物理与石油资源学院，湖北武汉４３０１００；２．加柏利能源技术（天津）有限公司，天津３００４５３）摘要：为了破解裂缝地层识别与评价的难题，进行缩比例模型井声波测量物理实验，结合数值模拟分析不同裂缝宽度和条数下斯通利波特征，总结水平裂缝不同宽度及条数对斯通利波衰减的影响规律，提出裂缝等效宽度的概念，定量表征裂缝带对斯通利波幅度的影响，建立基于裂缝等效宽度的反演方法和流程。
研究结果表明：随着裂缝等效宽度的增大，直达斯通利波幅度呈指数规律减小；在裂缝等效宽度保持不变的情况下，裂缝条数越多，直达斯通利波幅度越大；利用裂缝等效宽度能够实现裂缝带的定量表征。
关键词：声波测井；斯通利波；裂缝等效宽度；裂缝条数ＳｔｏｎｅｌｅｙＷａｖｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄＩｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＦｒａｃｔｕｒｅＷｉｄｔｈＱＩＧｅｗｅｉ１，ＴＡＮＧＪｕｎ１，ＣＡＩＭｉｎｇ１，ＨＥＺｅ１，ＺＨＥＮＧＣｈｅｎｃｈａｎｇ１，ＱＩＮＹｉｎｇｃｈｕｎ２（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓａｎｄＰｅｔｒｏｌｅｕｍＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＹａｎｇｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ４３０１００，Ｃｈｉｎａ；２．ＪｉａｂａｉｌｉＥｎｅｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｔｉａｎｊｉｎ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３００４５３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆａｃｏｕｓｔｉｃｗａｖｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎａｓｃａｌｅｄｍｏｄｅｌｗｅｌｌｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙａｎｄｅｖａｌｕ ａｔｅｆｒａｃｔｕｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳｔｏｎｅｌｅｙｗａｖｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｉｄｔｈａｎｄｎｕｍｂｅｒｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｆｒａｃｔｕｒｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｗｉｄｔｈａｎｄｎｕｍｂｅｒｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｆｒａｃｔｕｒｅｓｏｎｔｈｅａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｏｆＳｔｏｎｅｌｅｙｗａｖｅｓｗａｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｆｒａｃｔｕｒｅｗｉｄｔｈｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔｔｉｍｅ，ｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｚｏｎｅｓｏｎＳｔｏｎｅｌｅｙｗａｖｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｗａｓｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ，ａｎｄａｎｉｎｖｅｒｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｂａｓｅｄｏｎｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｆｒａｃｔｕｒｅｗｉｄｔｈｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｓｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｆｒａｃｔｕｒｅｗｉｄｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｄｉｒｅｃｔＳｔｏｎｅｌｅｙｗａｖｅｄｅｃｒｅａ ｓｅｓｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｆｒａｃｔｕｒｅｗｉｄｔｈ，ｔｈｅｍｏｒｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｅｇｒｅａｔｅｒｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｄｉｒｅｃｔＳｔｏｎｅｌｅｙｗａｖｅ．Ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｆｒａｃｔｕｒｅｗｉｄｔｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｚｏｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｏｕｓｔｉｃｌｏｇｇｉｎｇ；Ｓｔｏｎｅｌｅｙｗａｖｅ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｆｒａｃｔｕｒｅｗｉｄｔｈ；ｎｕｍｂｅｒｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｓ［Ｃｉｔａｔｉｏｎ］齐戈为，唐军，蔡明，等．裂缝等效宽度的斯通利波检测实验及反演［Ｊ］．西安石油大学学报（自然科学版），２０２４，３９（２）：３１ ３８．ＱＩＧｅｗｅｉ，ＴＡＮＧＪｕｎ，ＣＡＩＭｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｔｏｎｅｌｅｙｗａｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｆｒａｃｔｕｒｅｗｉｄｔｈ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２４，３９（２）：３１ ３８．西安石油大学学报（自然科学版）引 言裂缝作为致密储层重要的渗流通道和储集空间，是勘探与开发研究的重点［１］。
基于扩展有限元法的煤岩体水力裂隙特征
第３６卷第４期２０２１年㊀１２月矿业工程研究ＭｉｎｅｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＶｏｌ.３６Ｎｏ.４Ｄｅｃ.２０２１ｄｏｉ:１０.１３５８２/ｊ.ｃｎｋｉ.１６７４－５８７６.２０２１.０４.００７基于扩展有限元法的煤岩体水力裂隙特征王子一ꎬ康向涛∗ꎬ高璐ꎬ唐猛ꎬ邹义怀ꎬ易汉华(贵州大学矿业学院ꎬ贵州贵阳５５００２５)摘㊀要:为合理探究煤岩体水力裂隙相关特征ꎬ基于扩展有限元理论ꎬ建立煤岩体水力压裂模型ꎬ得出煤岩体的水力压裂裂隙特征.结果表明:前３０ｓ裂隙应力场扩散速度最快ꎬ在３０ｓ达最大值ꎬ随后以极大的速度降低ꎬ裂隙应力场向裂隙四周扩散直到注水结束后达到稳态且压强几乎无变化ꎻ水力裂隙整体和横截面均为椭圆形ꎬ孔隙宽度由中央向两端逐渐减小ꎬ且孔隙压力场与孔隙宽度变化规律云图分别关于Ｙ轴与Ｘ轴方向对称ꎻ水压裂缝总体呈椭圆形态ꎬ并从初始孔隙向两端延伸最终形成 １ 字型裂缝.在工程实践中有一定参考价值ꎬ对有限元理论和裂隙的研究具有一定推动作用.关键词:扩展有限元ꎻ煤岩体ꎻ水力压裂ꎻ裂隙中图分类号:Ｘ７５２㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１６７２－９１０２(２０２１)０４－００４０－０６ＯｎＨｙｄｒａｕｌｉｃＦｒａｃｔｕｒｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＣｏａｌａｎｄＲｏｃｋＭａｓｓＢａｓｅｄｏｎＥｘｔｅｎｄｅｄＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄＷＡＮＧＺｉｙｉꎬＫＡＮＧＸｉａｎｇｔａｏꎬＧＡＯＬｕꎬＴＡＮＧＭｅｎｇꎬＺＯＵＹｉｈｕａｉꎬＹＩＨａｎｈｕａ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｉｎｉｎｇꎬＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＧｕｉｙａｎｇ５５００２５ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏａｌａｎｄｒｏｃｋｍａｓｓｒｅａｓｏｎａｂｌｙꎬｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｍｏｄｅｌｏｆｃｏａｌａｎｄｒｏｃｋｍａｓｓｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｔｅｎｄｅｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｔｈｅｏｒｙꎬａｎｄｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｆｒａｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏａｌａｎｄｒｏｃｋｍａｓｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ.Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｉｓｔｈｅｆａｓｔｅｓｔｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔ３０ｓꎬａｎｄｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔ３０ｓꎬａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓａｔａｇｒｅａｔｓｐｅｅｄ.Ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｓｐｒｅａｄｓａｒｏｕｎｄｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｕｎｔｉｌｉｔｒｅａｃｈｅｓａｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅａｆｔｅｒｗａｔｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓａｌｍｏｓｔｕｎｃｈａｎｇｅｄ.Ｔｈｅｗｈｏｌｅａｎｄｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｓａｒｅｅｌｌｉｐｔｉｃａｌꎬａｎｄｔｈｅｐｏｒｅｗｉｄｔｈｄｅｃｒｅａｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙｆｒｏｍｔｈｅｃｅｎｔｅｒｔｏｂｏｔｈｅｎｄｓ.ＴｈｅｃｌｏｕｄｄｉａｇｒａｍｏｆｐｏｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｐｏｒｅｗｉｄｔｈｃｈａｎｇｅｉｓｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌａｂｏｕｔＹａｘｉｓａｎｄＸａｘｉｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｔｈｅｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｃｒａｃｋｓａｒｅｇｅｎｅｒａｌｌｙｅｌｌｉｐｔｉｃａｌꎬａｎｄｅｘｔｅｎｄｆｒｏｍｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐｏｒｅｓｔｏｂｏｔｈｅｎｄｓｔｏｆｏｒｍ １ －ｓｈａｐｅｄｃｒａｃｋｓ.Ｉｔｈａｓａｃｅｒｔａｉｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｔｈｅｏｒｙａｎｄｃｒａｃｋｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｅｘｔｅｎｄｅｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔꎻｃｏａｌａｎｄｒｏｃｋｍａｓｓꎻｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｔｕｒｉｎｇꎻｃｒａｃｋｓ煤炭在我国能源体系中占有主体地位ꎬ对我国经济发展具有促进作用ꎬ２０２０年中国的煤炭消费总量为３８.６亿ｔꎬ在一次能源中占比将达到５５.３％.随着煤炭矿井的开采深度逐渐增加ꎬ煤与瓦斯突出的危险性也在增加.煤层的低透气性是煤矿瓦斯抽采的难题ꎬ对于低透气性较难抽采的煤层ꎬ为提高其预抽煤层瓦斯效果ꎬ水力压裂技术被广泛应用.国内外对水力压裂的相关研究诸多ꎬ唐世斌等[１]将拉伸截断的摩尔－库仑准则引入有限元程序中ꎬ考虑了裂缝倾角㊁岩石内摩擦角和载荷条件对裂缝尖端应力场分布的影响ꎬ得到了影响水力裂缝的起裂类型㊀收稿日期:２０２１－０５－１５基金项目:国家自然科学基金资助项目(５２０６４００９)ꎻ贵州省科技支撑计划项目(黔科合支撑[２０２１]一般４００)㊀㊀∗通信作者ꎬＥ－ｍａｉｌ:ｘｉａｏｋａｎｇｅｄｕ＠１６３.ｃｏｍ博看网 . All Rights Reserved.第４期王子一ꎬ等:基于扩展有限元法的煤岩体水力裂隙特征和位置的因素ꎻ李明等[２]采用水平集法(ＬＳＭ)描述非均质岩石的静态材料边界特性ꎬ采用基于流－固耦合弹塑性理论的弥散裂缝模型进行水力压裂过程的模拟ꎬ得出了等效开裂区域的发展过程㊁注水点处水压力与注水时间变化曲线和有效应力路径ꎻ刘泉声等[３]采用连续－非连续方法ꎬ通过ｉｎｓ－ｃｏｈ程序在ＡＢＡＱＵＳ有限元模型全域内批量嵌入零厚度黏聚力单元ꎬ建立计算模型ꎬ模拟高水压下压裂液在岩体中流动ꎬ揭示了岩体裂隙面萌生㊁扩展㊁贯通的完整破坏过程ꎻ李明等[４]基于水平集法的基本思想ꎬ模拟了含有不同包裹体分布的岩石试件的水力压裂传播特点ꎻ盛茂等[５]运用考虑缝内水压力作用的相互积分法来数值求解缝尖应力强度因子ꎬ并采用最大能量释放率准则确定裂缝是否继续扩展及扩展方位ꎬ编制了计算机程序ꎻ张振南等[６]基于有限元法ꎬ研究了劈裂单元内水压对结点力的作用以及结点速度场对渗流场的作用ꎬ建立了水力劈裂方程并验证其正确性ꎻ董卓等[７]利用最大周向应变断裂准则ꎬ基于裂纹扩展增量法模拟水力裂缝扩展过程ꎬ分析了定向射孔水力裂缝初始起裂水压㊁扩展路径与倾角㊁地应力差㊁泊松比和注水压力的影响ꎻＺｈｉｆｅｎｇＬｕｏ等[８]模拟计算了带有孔和初始预设断裂的弯曲梁断裂传播路径和三轴应力作用下的断裂连接孔ꎬ得到了水力裂缝与孔隙弹性介质中孔的相互作用关系ꎻＨｅｎｇＺｈｅｎｇ等[９]基于扩展有限元方法ꎬ建立了损伤－应力－渗流耦合的水力压裂扩展模型ꎬ定量分析了天然裂缝的接近角和水平应力差对天然裂缝扩展的影响.学者们对利用水力压裂治理低渗透性煤层瓦斯的研究做出了诸多贡献ꎬ但是ꎬ对利用扩展有限元法研究水力致裂裂隙特征研究不足.本文在前人的研究基础上ꎬ考虑流－固耦合效应㊁裂缝流和压裂液滤失的情况下ꎬ利用扩展有限元法建立煤岩体开裂和渗流相互耦合模型ꎬ基于ＡＢＡＱＵＳ有限元分析软件对煤岩体的裂隙扩展规律进行分析研究.１㊀模型建立１.１㊀有限元理论一般情况下ꎬ煤岩体的裂隙尖端在应力的加载和地应力的作用下会产生一定的应力集中现象ꎬ由于任何材料都有一定的塑性ꎬ因此裂隙尖端附近会产生非线性效应.在进行水力压裂时ꎬ煤岩体产生的裂纹ꎬ通过弹性力学㊁断裂力学计算的结果具有一定的精度.所以ꎬ在研究中可以视情况把煤岩体视为弹性介质进行研究分析.煤岩体应力平衡可以由虚功原理表示ꎬ某体积域内在ｔ时刻构形的虚功原理为ʏＶσᶄ－ｕｆＩ()εｄＶ＝ʏＳｑｖｄＳ＋ʏＶｗｖｄＶ＋ʏＶｓｎρｆｇｖｄＶ.(１)式中:σᶄ为有效应力ꎻε＝∂ｖ/∂ｘ为虚变形速率ꎻｖ为虚速度场ꎻｑ为单位面积的表面力ꎻＩ为单位矩阵ꎻｄＶ为体积微元ꎻｄＳ为面积微元ꎻｕｆ为渗流速度ꎻｗ为单位体积的体积力(不含流体质量)ꎻｓ为固相材料的饱和度ꎻｎ为固相材料的孔隙率ꎻρｆ为流体密度ꎻｇ为重力加速度ꎮ煤岩体多孔介质应力平衡方程可以通过虚功原理表示:某时刻岩石的虚功与作用在岩石上的体力和面力产生的虚功大小相等ꎬ若不考虑岩石中流体黏性ꎬ最终化简可得到式(２)[１０]:ʏＶｅＤｅｐｄｅｄｔｄＶ＋ʏＶｅＤｅｐｍｓｏ＋ｐｏｅ()３ＫｓｄｐｏｄｔéëêêùûúúｄＶ－ʏＶｅｍｓｏ＋ｐｏξ()ｄｐｏｄｔｄＶ＝ʏＶｕｄｆｄｔｄＶ＋ʏＳｕｄτｄｔｄＳ.(２)式中:ｅ为虚位移ꎻＤｅｐ为弹塑性矩阵ꎻｔ为时间ꎻｍ＝[１ꎬ１ꎬ１ꎬ０ꎬ０ꎬ０]ＴꎻＫｓ为固体颗粒的压缩模量ꎻＳｏ为岩石含液饱和度ꎻＰｏ为孔隙液体压力ꎻξ＝ｄｓｏｄｐｏ为表征毛细压力与饱和度关系的参数ꎻτ为时间为岩体面力ꎻｆ为岩石体力ꎻｕ为虚应变.扩展有限元法在常规有限元的位移模式中加入能反映裂隙所在面的不连续特性ꎬ从而不要求裂隙所在面与单元边保持一致ꎬ其克服了常规有限元分析煤岩体断裂问题中网格剖分繁琐㊁裂隙扩展后需要重新剖分网格的缺点ꎬ基于以下两种思想ꎬ对位移函数求解:１)基于单位分解思想ꎬ使用扩展元函数导入到有限元近似函数中ꎬ以此来模拟初始裂隙ꎬ由于初始裂１４博看网 . All Rights Reserved.矿业工程研究２０２１年第３６卷隙是裂隙的一个子集ꎬ所以ꎬ它与扩展裂隙有统一的表达式ꎬ其位移函数为ｃ＝ðＩ＝１ＮＮＩ(ｘ)ｃＩ＋Ｈ(ｘ)ａＩ＋ðα＝１４Ｆα(ｘ)ｂαＩ[].(３)式中:ＮＩ(ｘ)为普通节点位移形函数ꎻｃＩ为位移求解连续部分ꎻａＩꎬｂαＩ皆为节点扩展自由度向量ꎻＨ(ｘ)为裂缝面的间断跳跃函数ꎻＦα(ｘ)为裂隙尖端应力渐进函数.２)基于拉格朗日公式和虚功方程离散化思想ꎬ可得到固体有限元网格ꎬ当流体流过这些网格时ꎬ流体还需要满足连续方程ꎬ在某时间增量内流入的流体流量等于流体体积的增加速率ꎬ即ｄｄｔʏＶρｆρｏｆｓｎｄＶæèçöø÷＝－ʏＳρｆρｏｆｓｎｖｆｄＳ.(４)式中:ｖｆ为渗流速度ꎻｎ为Ｓ面外法线方向.方程采用流体的参照密度ρｏｆ进行量纲一化.１.２㊀边界和初始条件在ＡＢＡＱＵＳ中建立煤岩体的二维均质可变形模型ꎬ其区域边界为封闭边界并约束Ｘ和Ｙ方向节点位㊀图１㊀煤岩体二维水力压裂模型移为Ｕ１＝０ꎬＵ２＝０.孔隙压力边界条件为一定值Ｐｏｂ.水力压裂初始裂隙在煤岩体正中央ꎬ沿着Ｙ方向设置ꎬ并给定初始参数:模型为煤岩体密度１３８０ｋｇ/ｍ３ꎻ煤岩体初始孔隙率１１.２％ꎻ煤岩体初始渗透率２.７ˑ１０－１６ｍ２ꎻ煤岩体弹性模量２.６９３ˑ１０９ꎻ煤岩体泊松比０.３３８５.基于已有的有限元分析理论ꎬ运用有限元数值模拟软件ＡＢＡＱＵＳ对煤岩体水力压裂成缝过程进行模拟ꎬ建立５０ｍˑ５０ｍ的煤岩体二维水力压裂模型ꎬ并设置初始裂隙位于煤岩体中心位置长度为４ｍꎬ注水点在初始裂隙中央ꎬ并对其施加Ｘ方向与Ｙ方向的约束ꎬ其示意图如图１所示ꎬ该模型采用四方形网格ꎬ为减少计算量和有针对性地对裂隙进行研究ꎬ故采用过渡网格的形式沿Ｘ轴方向向中轴线加密进行网格划分.２㊀计算结果分析㊀㊀基于已建立的煤岩体二维水力压裂模型ꎬ通过初始裂隙单元模拟１ｈ内水力压裂成缝的应力场㊁孔隙压力等变化规律ꎬ并通过后处理手段得到数值模拟结果图(图２)以及对应曲线(图３).㊀㊀由图２可以看出ꎬ原始裂隙在注水１０ｍｉｎ后ꎬ裂隙沿Ｙ轴向两边延伸且裂隙尖端与尾端云图基本呈对称图形ꎬ尖端与尾端最大应力均达到１３.８４ＭＰａꎬ其应力场影响范围以Ｘ方向６.９２ＭＰａ和Ｙ方向９.２６ＭＰａ向煤岩体局部扩散ꎻ注水３０ｍｉｎ时ꎬ沿Ｘ轴方向应力场影响范围有小幅度扩散ꎬ但沿Ｙ轴方向在１５ｍｉｎ时的应力场影响范围已经基本扩散到整个煤岩体ꎬ并以Ｘ方向８.９６ＭＰａ和Ｙ方向１０.２４ＭＰａ继续向全局扩散ꎬ此时ꎬ煤岩体的内部开始出现微小变形情况ꎻ注水４０ｍｉｎ时ꎬ煤岩体内部裂隙周围应力分布逐渐趋于稳定状态ꎬＸ方向应力场呈椭圆状分布ꎬ其大小为９.４３ＭＰａꎬＹ轴应力大小为１０.６１ＭＰａꎻ注水结束时ꎬ裂隙已发育完全ꎬ其裂隙形状呈 １ 字型ꎬ且Ｘ方向应力场呈葫芦状ꎬ其应力大小为９.８７ＭＰａꎬＹ方向最大应力位于裂隙尖端与尾端ꎬ其应力大小为１４.８１ＭＰａꎬ煤岩体周围应力分布已达到稳定状态.由以上分析结合应力云图可得到ꎬ沿Ｘ轴传播的应力场大小增长百分比分别为２８.９％ꎬ５.２５％ꎬ４.６７％ꎬ其增长趋势逐渐减小ꎬ当注水结束时ꎬ应力场在煤岩体中趋于平稳状态ꎬ其增长比几乎为０％ꎬ其应力传播增长比逐渐减少说明应力传播能力逐渐减弱ꎬ考虑其可能是由于在传播过程中能量损耗的原因ꎬ沿Ｙ轴应力扩散规律与Ｙ轴方向基本一致.由图３可知ꎬ在注水之初ꎬ由于裂隙还没有开始完全传播ꎬ所以ꎬ能量几乎没有损耗ꎬ其压强增长速度最大ꎬ其大小达到峰值后ꎬ在３０ｓ时ꎬ又以极大的速度减少ꎬ说明ꎬ此时ꎬ裂隙已经开始发育并损耗能量而２４博看网 . All Rights Reserved.第４期王子一ꎬ等:基于扩展有限元法的煤岩体水力裂隙特征导致压强短时间内急速减低ꎻ３０~２５０ｓ时ꎬ压强值呈上下起伏的变化情况ꎬ但总体上呈下降趋势且下降速度接近于３０ｓ时的下降速度ꎻ在３００~２６４０ｓ后ꎬ压强大小变化相对于３０~２５０ｓ时压强变化起伏度较小ꎬ趋近于平稳状态ꎻ注水３４６０ｓ后ꎬ压强基本无变化ꎬ已达到平稳状态.综上所述ꎬ在注水之初(５ｍｉｎ之前)ꎬ煤岩体裂隙压强已有大幅度变化ꎬ但在宏观上ꎬ裂隙变化不大ꎻ裂隙发生可见变化是在５ｍｉｎ时ꎬ裂隙初步开始发育ꎬ但发育速度较慢且不明显ꎻ１０ｍｉｎ时ꎬ裂隙开始加速发育直到３０ｍｉｎ时ꎬ裂隙发育速度逐渐下降且最小发育增长比为４.６７％ꎻ在注水４２ｍｉｎ时ꎬ煤岩体内部裂隙周围应力分布有向稳态发展的趋势且压强变化起伏较小ꎬ １ 字型裂隙基本形成ꎻ在注水５７ｍｉｎ时ꎬ煤岩体内部裂隙周围应力场变化基本已经达到稳态且压强基本无变化ꎬ １ 字型裂隙已完全形成ꎬ该状态一直维持到注水结束.图２㊀应力场阶段变化云图图３㊀应力场变化曲线在定义ｃｏｈｅｓｉｖｅ的力学性能时ꎬ实际上就是确定本构模型的具体形状ꎬ包括:刚度㊁极限强度㊁临界３４博看网 . All Rights Reserved.矿业工程研究２０２１年第３６卷断裂能量释放率㊁最终失效单元位移.裂隙中的流体压力是裂缝扩展的能量来源.在ｃｏｈｅｓｉｖｅ单元中的流体流动方向分为沿着ｃｏｈｅｓｉｖｅ单元的切向流动以及垂直于ｃｏｈｅｓｉｖｅ单元的法向流动.利用ＡＢＡＱＵＳ软件内置ｃｏｈｅｓｉｖｅ单元对孔隙压力和孔隙宽度进行模拟ꎬ其初始饱和度设置为１ꎬ其孔隙变化如图４所示.图４㊀孔隙变化阶段云图由图４可知ꎬ注水６０ｍｉｎ时ꎬ裂隙长度为１７ｍꎬ其整体形状为长条状ꎬ横截面为类椭圆形ꎬ裂隙最大压力(１４.０９ＭＰａ)位于裂隙中心轴线(Ｙ方向)位置ꎬ裂隙最小压力(５.８４ＭＰａ)位于边缘位置ꎬ其压力分布是以中心轴线(Ｙ方向)为对称轴的中心对称分布ꎻ孔隙压力场对孔隙周围的影响范围为椭圆状ꎬ影响半径为１９.８ｍꎬ裂隙最宽处(１３.１ｃｍ)位于裂隙中间ꎬ宽度从中间向两端逐渐减少ꎬ最小值(６.５ｃｍ)位于裂隙尖端位置ꎬ并有向两端(Ｙ轴)继续扩展的趋势ꎬ其云图以裂隙中心位置(Ｘ轴方向)呈中心对称ꎬ且水力裂隙孔隙压力影响面积和孔隙宽度的增长率此时为最大.注水结束时ꎬ裂隙长度为２３ｍꎬ其最大㊁最小孔隙压力分布与注水３０ｍｉｎ时基本一致ꎬ其最大孔隙压力为１２.３２ＭＰａꎬ最小孔隙压力为５.１３ＭＰａꎬ此时ꎬ孔隙压力场影响范围已达整个煤岩体并保持相对稳态ꎬ压力值基本无变化ꎬ其相应曲线斜率逐渐降低ꎻ孔隙宽度变化规律与注水３０ｍｉｎ时相似ꎬ其最大值为１６.５３ｃｍꎬ最小值为８.２６ｃｍ.综合分析可知ꎬ注水结束的孔隙压力略小于注水中的孔隙压力是由于孔隙压力从开始注水到结束注水是呈逐渐减小到稳定的趋势ꎬ其原因是孔隙间压力要向周围传播ꎬ由于应力波的传播会消耗应力波能量ꎬ所以ꎬ总体呈减小趋势直到内部应力场平衡稳定ꎬ相应变化曲线在此时增长率趋近于０.３ 结论１)注水３０ｓ时ꎬ裂隙应力场扩散速度达到极大值ꎬ随后又以极大的速度减小ꎻ３０~２５０ｓ时ꎬ压强值呈上下起伏的变化情况ꎬ但总体上呈下降趋势且下降速度接近于３０ｓ时的下降速度ꎻ在３００~２６４０ｓ后ꎬ压强大小变化相对于３０~２５０ｓ时压强变化起伏度较小ꎬ趋近于平稳状态ꎻ注水３４６０ｓ后ꎬ压强基本无变化ꎬ几乎已达到平稳状态ꎬ注水结束后ꎬ最大应力位于裂隙尖端与尾端ꎬ其大小为１４.８１ＭＰａ.２)水力裂隙整体和横截面均为椭圆形ꎬ注水整个过程中ꎬ孔隙压力最大值位于裂隙中心轴线(Ｙ方向)处ꎬ其大小为１４.０９ＭＰａꎬ孔隙压力场呈椭圆状向裂隙四周扩散直到注水结束并有小幅度减小的趋势.孔隙宽度最大值位于孔隙中间段处ꎬ大小为１６.５３ｃｍꎬ孔隙压力场与孔隙宽度变化规律云图分别关于Ｙ轴与Ｘ轴方向对称ꎬ两者整体呈斜率逐渐减小的增长趋势.由数值模拟结果可知ꎬ水压裂缝总体呈椭圆形ꎬ从注水开始到结束期间ꎬ初始孔隙向两端延伸最终形成 １ 字型裂缝ꎬ两者结果基本吻合.４４博看网 . All Rights Reserved.５４第４期王子一ꎬ等:基于扩展有限元法的煤岩体水力裂隙特征参考文献:[１]唐世斌ꎬ董卓ꎬ王嘉旭ꎬ等.不同荷载作用条件下水力裂缝起裂特性的数值模拟研究(英文)[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０２０ꎬ２７(１２):３８７５－３８８７.[２]李明ꎬ史艺涛ꎬ李鑫ꎬ等.基于水平集法的三维非均质岩石建模及水力压裂特性[Ｊ].东北大学学报(自然科学版)ꎬ２０１９ꎬ４０(１):１０９－１１４.[３]刘泉声ꎬ甘亮ꎬ吴志军ꎬ等.基于零厚度黏聚力单元的水力压裂裂隙空间分布影响分析[Ｊ].煤炭学报ꎬ２０１８ꎬ４３(ｓ２):３９３－４０２.[４]李明ꎬ郭培军ꎬ李鑫ꎬ等.基于水平集法的非均质岩石建模及水力压裂传播特性研究[Ｊ].岩土力学ꎬ２０１６ꎬ３７(１２):３５９１－３５９７.[５]盛茂ꎬ李根生.水力压裂过程的扩展有限元数值模拟方法[Ｊ].工程力学ꎬ２０１４ꎬ３１(１０):１２３－１２８.[６]张振南ꎬ王毓杰ꎬ牟建业ꎬ等.基于单元劈裂法的全耦合水力压裂数值模拟[Ｊ].中国科学:技术科学ꎬ２０１９ꎬ４９(６):７１６－７２４.[７]董卓ꎬ唐世斌.基于最大周向应变断裂准则定向射孔水力裂缝扩展研究[Ｊ].岩土力学ꎬ２０１９ꎬ４０(１１):４５４３－４５５３.[８]ＬｕｏＺＦꎬＺｈａｎｇＮＬꎬＺｅｎｇＪꎬｅｔａｌ.Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆａｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｗｉｔｈａｈｏｌｅｉｎｐｏｒｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｍｅｄｉｕｍｂａｓｅｄｏｎｅｘｔｅｎｄｅｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｎａｌｙｓｉｓｗｉｔｈＢｏｕｎｄａｒｙＥｌｅｍｅｎｔｓꎬ２０２０ꎬ１１５(６):１０８－１１９.[９]ＺｈｅｎｇＨꎬＰｕＣＳꎬＳｕｎＣ.Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｔｕｒｅａｎｄｎａｔｕｒａｌｆｒａｃｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎｅｘｔｅｎｄｅｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦｒａｃｔｕｒｅＭｅｃｈａｎｉｃｓꎬ２０２０ꎬ２３０(５):１０６９８１.[１０]龚迪光ꎬ曲占庆ꎬ李建雄ꎬ等.基于ＡＢＡＱＵＳ平台的水力裂缝扩展有限元模拟研究[Ｊ].岩土力学ꎬ２０１６ꎬ３７(５):１５１２－１５２０.博看网 . 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裂隙岩体水力劈裂研究综述
文章编号： 1000－7598－(2004) 02―0330―07
岩 土 力 学 Rock and Soil Mechanics
Vol.25 No.2 Feb. 2004
裂隙岩体水力劈裂研究综述
谢兴华，速宝玉
(河海大学 水电学院，江苏 南京 210098)
摘
要：作为裂隙岩体渗流-应力耦合研究的一个子课题，岩体水力劈裂问题的研究尚处于初始阶段，许多基本的理论
问题尚待深入研究。当今许多大型工程的建设已经在向地下发展，建设在地下的各种建筑结构离不开水压的作用。工 程建设的需要正在推动岩体水力劈裂理论的研究。水力劈裂作为一种技术最初在石油工业用来增加油井产量，后来逐 渐用于初始地应力测量等其他工程项目。随着水电工程建设、地下核废料储存、地热开发、井工矿产采掘等岩体工程 越来越多的处于高水头、大埋深等恶劣水文地质条件下，水力劈裂作用正在受到越来越多工程岩体稳定性研究者的关 注。通过对水力劈裂研究的现状作较为详细地综述，列举了当今研究的理论、方法和成果，以及目前水力劈裂研究的 热点问题，并作了简单评述。最后，指出了目前需要重点研究的几个关键问题。 关 键 词：裂隙岩体；水力劈裂；渗流-应力耦合；裂隙水流；综述 文献标识码：A 中图分类号：TU 46
1
前 言
工程岩体在水渗流与应力相互作用下的变形、
流-应力耦合” 。水与岩石的化学作用会使岩石弱化， 降低岩石的内摩擦角φ和凝聚力 c 。本文只对水与 岩石耦合的物理作用作一综述。 归纳现有的文献资料发现，渗流-应力耦合作用 的机理、工程岩体在考虑渗流与应力耦合作用下的 稳定性及治理方法都是目前研究的热点。国内外有 许多学者致力于“渗流-应力”耦合问题的研究，并 且提出了多种理论分析和数值模拟的模型[1~3]。针对 不同的工程背景， 渗流-应力耦合研究应该包括两个
大尺寸花岗岩水力压裂试验
大尺寸花岗岩水力压裂试验摘要：干热岩开发中储层改造是其中的关键一步，目前在开发利用过程中还有许多温度亟待解决，本次研究通过真三轴水力压裂模拟试验，研究了水力压裂裂缝的特征，分析了裂缝的发生发育规律，认识到模拟试验在干热岩开发研究中的可操作性，并得出了围压对于裂缝发生发育有影响的结论。
关键词：水力压裂；花岗岩；裂隙发育特征1.引言目前水力压裂试验的研究成果已较为成熟，且多针对于油气增产方面，因此在干热岩开发过程中可以借鉴水力压裂的方法对热储层进行改造，形成裂隙网络，提高储层渗透能力，提高储层内换热效率。
国内外针对水力压裂试验的研究方向主要为裂缝的观测评价、岩石内部性质结构对裂缝发生发育的影响和缝内流体的研究。
经过多个国家多次的增强型地热系统实验发现[1]，水力压裂的方法在花岗岩储层的干热岩开采中最为成功。
压裂过程中，影响干热岩热储层压裂效果的因素主要在于两点：储层性质和条件（岩石特征、场地应力状态、天然裂隙系统，储层结构温度等）和储层改造技术（注入速率、注入方法、流速等），在研究过程中，使用试验的手段，可以掌握花岗岩的裂隙形成特征，从而达到工程利用的目的[2]。
在以往的花岗岩水力压裂试验中，多数使用人工材料或小尺寸样品，其代表性差，本次研究使用大尺寸花岗岩样品进行了水力压裂模拟试验，分析了大尺寸花岗岩的水力压裂形成的裂隙特征[3]。
2.大尺寸花岗岩水力压裂试验2.1 实验仪器本次试验使用的真三轴模拟系统可以在不同轴向分别控制围压大小，同时利用声发射系统监测岩石内部变化，该设备主要包括压裂液注入模块、压裂用试样、模型系统、三轴应力加载及控制系统、模型加温系统、测量系统、数据采集处理系统、操作台、辅助系统等部分。
仪器以模型系统为中心展开运行，最大可对600mm×600mm×600mm的立方体岩石样品进行水力压裂模拟试验，可以为样品的三轴应力加载提供高压腔体，它主要由地下安全舱、上下承压钢板、内外承压腔体、连接螺杆及螺母、柔性加压板、锲形板、筛板、网格式安全罩等部分组成，样品通过航吊车利用吊装版将样品装入试验舱。
潜山花岗岩裂缝性储层阵列声波测井数值模拟研究
潜山花岗岩裂缝性储层阵列声波测井数值模拟研究
杜惟一;张冲;韩华洋;赵腾腾;张文艺
【期刊名称】《物探与化探》
【年(卷),期】2024(48)2
【摘要】南海琼东南盆地潜山储层储集空间类型复杂多样,裂缝多发育,导致储层具有较强的非均质性,该地区多见花岗岩沉积,因此有效评价花岗岩储层中裂缝的发育
情况至关重要。
利用COMSOL Multiphysics有限元模拟软件,采用有限元方法,对使用阵列声波测井探测不同宽度、不同倾角及不同长度的花岗岩储层进行模拟,总
结出不同发育状态裂缝的阵列声波测井响应特征。
研究发现:裂缝性地层横波受裂
缝宽度变化影响不明显,横波衰减程度与裂缝倾角变化呈反比,与裂缝长度变化呈正比;斯通利波对裂缝宽度、裂缝倾角、裂缝长度等变化均有明显响应,斯通利波衰减
程度与裂缝宽度及裂缝倾角均呈正比;在裂缝长度小于0.1 m时,斯通利波衰减程度与裂缝长度呈正比,裂缝长度大于0.1 m之后,斯通利波对裂缝长度变化无明显响应。
本文研究结果为采用阵列声波测井方法判断花岗岩储层中裂缝的发育状态提供了依据。
【总页数】7页(P514-520)
【作者】杜惟一;张冲;韩华洋;赵腾腾;张文艺
【作者单位】油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学);长江大学地球物理与石油资源学院
【正文语种】中文
【中图分类】P631
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岩体中节理裂隙面开度的测量方法
岩体中节理裂隙面开度的测量方法
岩体中节理裂隙面开度的测量方法
张电吉;白世伟
【期刊名称】《中国测试》
【年(卷),期】2003(029)003
【摘要】本文给出了单裂隙岩体的裂隙面平均开度和等效开度的实用测量方法,并推导出了相应的计算公式.
【总页数】2页(33-34)
【关键词】裂隙岩体;裂隙宽度;测量方法
【作者】张电吉;白世伟
【作者单位】武汉化工学院土木工程系,武汉,430073;中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉,430071;中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉,430071
【正文语种】中文
【中图分类】TH7
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压裂过程中岩石变形和水力压裂宽度的关系
压裂过程中岩石变形和水力压裂宽度的关系下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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强风化花岗岩地层周边帷幕注浆堵水技术研究
强风化花岗岩地层周边帷幕注浆堵水技术研究摘要某隧道斜井工区在开挖至Ⅳ级围岩后，在进行超前小导管施工时，小导管内出现了较大涌水，由于隧道上方房屋众多，环境复杂，大量失水，容易引起地表沉降，因此决定进行注浆堵水，根据地质条件，采用了周边帷幕注浆的技术方案，通过注浆参数分析和效果检验，注浆达到了预期要求，效果良好。
关键词裂隙涌水；周边注浆；效果检查1 工程及地质概况某隧道为双向六车道，隧道平面布置为分岔式结构，即由连拱隧道、小净距隧道组成，设计纵坡为-2.44％，其中ZK7+915.072~ZK8+050为小净距隧道，线路正上方有3层～6层的居民楼房14栋，房屋一般为砖混结构，独立或扩大条形基础。
该段隧道埋深32.3m~37.3m。
地下水埋深3.5m~6.0m。
隧道洞顶围岩以全风化～微风化花岗岩为主，洞顶5m以内为碎块状强风化花岗岩，其上为5m 左右的全风化～砂砾状强风化花岗岩。
隧道主要从碎块状强风化或弱风化岩体中通过，岩体较破碎，岩质软硬不等且有含泥砂砾状风化夹层；地下水压力约为0.3MPa，地下水对围岩强度影响较大；本段围岩级别主要为Ⅳ级，局部为Ⅲ级，跨度大于5m时，一般无自稳能力，数日~数月内可发生松动变形、小塌方，进而可发展为中~大塌方。
2 涌水情况及裂隙参数估算2.1 涌水情况斜井工区左线隧道进入Ⅳ级围岩施工后，采用CD法开挖，施工分四部进行，该段左上部施工至里程ZK7+962.2进行超前小导管支护时，位于拱顶左侧一根小导管钻至3m左右时，出现了涌水，实测涌水量达6m3/h~8m3/h，涌水为清水，见图1。
隧道内涌水后，地表水位观测孔水位下降明显，最大时水位下降达6m，地表房屋沉降达3mm/d。
为了探明前方地质情况，现场施作了两个探水孔，探孔涌水量达4m3/h~5m3/h，探明前方围岩存在全强风化围岩互层，部分地段围岩软弱，存在多处裂隙水。
为了防止继续开挖导致地下水大量流失，引起地表沉降，影响地表建筑物的安全，须对隧道超前预注浆，以封堵地下水。