多裂隙岩体的损伤断裂模型及模型试验

对于由裂隙、岩石组成的多裂隙岩体,本文通过对裂隙岩体内的应力、应变的体积平均,提出了适合于这种岩体的等效连续模型。运用损伤力学以及断裂力学理论,定义了岩体损伤张量、有效应力张量、损伤应变等,建立了损伤演化方程,从而建立了多裂隙岩体的损伤断裂模型。对岩体裂隙的扩展方式进行了模拟试验。     

应用力学机理的网络模拟预测隧洞超挖问题

概述了结构面的网络模拟技术的基本原理、方法和现状。在充分考虑岩石破裂的力学机理的基础上,结合野外测得的结构面特征参数,提出了一种基于力学机理分析的网络模拟技术,并把该技术运用到地下洞室的超挖预测中。通过某工程实例验证结果的准确性,预测的结果表明：考虑岩石破坏机理的网络模拟技术,能充分反映岩体结构面的几何特征,合理地预测地下洞室中的超挖问题。     

致密砂岩储层构造裂缝形成机制及定量预测研究进展

致密砂岩裂缝性储层已逐渐成为非常规油气资源勘探开发的重点,构造裂缝形成机制研究及定量预测也相应成为热点问题.从构造地质学和地质力学角度对目前的裂缝研究方法进行系统分析,并对含微裂隙的岩石损伤力学实验分析、复合地层本构关系及破裂准则的建立以及不同应力场作用下裂缝参数的定量表征方法进行详细对比后认为,裂缝的产生、裂缝的位置和方向以及裂缝参数的量化是实现裂缝准确预测的关键.今后裂缝研究的发展方向主要有3个,即基于构造地质学和岩石损伤力学的宏观野外观察和微观室内试验相结合研究裂缝形成机制,考虑多重影响因素并基于能量转换理论的复合岩石破裂准则建立,基于精细构造地质模型的有限元数值模拟实现各期应力场作用下裂缝参数的三维定量表征.     

岩石断裂的研究现状浅析

经典断裂力学理论的研究已经取得很大的进展,然而由于岩石材料的性质,该理论在岩石材料研究方面遇到了局限,岩石断裂研究具有其特殊性。在参考相关文献的基础上,简要介绍了常用的岩石断裂准则,以及岩石断裂研究新情况。     

不同岩性火山岩力学性质实验研究

黄沙坨地区位于辽河断陷盆地东部凹陷中段,古近纪沙河街组第三段沉积时期发育了巨厚的火山岩,为该区形成火山岩油气藏奠定了成藏条件。由于油层岩石的力学性质,影响着油田生产,因此,经过实验室对不同岩性的火山岩力学性质的试验测试,得到油田生产所需的相关的力学参数及相关的地质信息,为油田勘探、开发及相关的工程设计发挥重要作用。试验结果表明,粗面岩以张性破裂为主,玄武岩以剪切破裂为主。这对油田研究水力压裂裂缝形态及储层天然裂缝形态提供了重要的地质依据。软化系数的较大波动,表现出地下流体对油层岩石的环境作用。     

太古宇潜山不同岩石类型裂缝发育潜力分析———以辽河西部凹陷为例

太古宇结晶变质岩是潜山的重要储集层岩石类型, 然而对太古宇不同类型变质岩裂缝发育潜力的相对大小迄今还没有明确的标志。通过大量的岩石力学实验、岩心裂缝观测、成像测井资料分析和油田生产实践等相结合的方法, 探索分析太古宇不同岩石类型裂缝发育的相对潜力, 并提出了脆性系数(f_b)的概念。岩石力学试验结果表明, 太古宇不同岩性的岩石力学性质存在差异, 脆性系数总体有随暗色矿物增加而减小的趋势; 定向构造发育的片麻岩类岩石的力学参数与变形方向密切相关, 其中片麻理与加载方向夹角大于45°时的脆性系数f_b明显小于夹角小于45°时的脆性系数。大量生产实践资料表明, 定向构造发育的片麻岩类容易发育剪裂缝, 而定向构造不发育的粒岩类则容易发育张性裂缝。综合分析揭示, 不同岩性剪裂缝发育潜力从大到小的次序为:片麻岩类→混合花岗岩类→角闪岩; 不同岩性张性裂缝发育潜力从大到小的次序为:混合花岗岩类、浅粒岩→片麻岩类→角闪岩。      

扩展有限元法在岩石断裂力学中的应用

岩石裂纹的扩展是一个经典的不连续问题,常规有限元方法难以实现裂纹扩展过程的仿真模拟。扩展有限元法(XFEM)实现了计算网格与不连续面相互独立,因此模拟移动的不连续面时无需对网格进行重新剖分。本文介绍了XFEM基本原理和岩石断裂力学常用判据,尝试对岩石类材料单缝Ⅰ型三点弯曲、单缝剪切和双缝平板实验进行模拟。分析结果表明:扩展有限元模拟岩石类材料断裂问题不受网格划分限制,裂纹以实际应力场分布随机扩展;直观地给出岩样的微裂纹产生、演化,直至完全破坏的全过程,并与实验结果吻合。该方法能够应用到岩石断裂力学方面的研究,模拟岩石类材料的宏细观破坏过程,为解决复杂问题提供了方便的途径。     

Investigation of a Limestone Pillar Failure Part 2: Stress History and Application of Fracture Mechanics Approach

Summary Observed pillar failure could not be explained by comparing pillar strength with stresses on the pillar induced by mining activities. Instead, the effects of the combined stress history of strata and pillar on the deformational response of rock mass and rock were assessed. Application of the principles of fracture mechanics, i.e., extension strain and strain energy release rate criteria gave a reasonable explanation for the observed pillar behavior. The derivation of the required fracture mechanics parameters from laboratory tests is described, and the necessity of an interdisciplinary approach to rock engineering, i.e., the use of historical geology, engineering geology, mining engineering and rock mechanics, is mandated.     

水压致裂技术测试底板岩体张开型临界应力强度因子

利用断裂力学进行突水判别,必须求出临界应力强度因子。由于岩体结构复杂,很难获取符合临界应力强度因子测试的岩样。文中对水压致裂技术进行了断裂力学解释,建立了断裂力学模型,应用叠加原理推导了临界应力强度因子的计算公式。并应用这一结果,对葛店煤矿水压致裂测试底板原位地应力资料进行了分析,求得底板岩体的临界应力强度因子。      

双江口工程地下洞室群围岩损伤及稳定性研究

对四川省双江口水电站工程的地下洞群的节理岩体围岩稳定性进行研究,分别采用了弹塑性模型、节理岩体断裂损伤模型进行数值分析。在弹塑性模型中,采用锚固等效法来模拟锚杆及锚索的支护效果。断裂损伤模型以损伤及断裂力学原理为基础,运用损伤本构模型和损伤演化方程在FLAC3D软件的框架下开发出子程序,考虑了岩体中节理裂隙对洞室围岩稳定性的影响,进而得到用上述的模型和计算程序分析出的围岩塑性区、损伤演化区和位移规律。将两种模型的计算结果与相应工程模型试验的结果进行了比较分析。研究结果表明,损伤模型更接近工程实际情况,与模型试验结果更为接近