岩石力学层对构造裂缝间距的控制作用

层状沉积岩中裂缝的间距经常与裂隙化岩层的厚度呈较好的线性关系。为了更好地了解这一线性关系,利用有限元方法模拟了不同裂缝间距指数条件下,两条相邻裂缝之间的应力分布状态,并分析了岩石力学参数(杨氏模量和泊松比)、上覆压力对临界裂缝间距指数的影响。结果显示,当裂缝间距指数从大到小变化时,会出现一个临界值(临界裂缝间距指数),此时垂直于裂缝的正应力就会从张应力变为压应力。这种应力状态的改变阻止了裂缝数量的进一步增长,除非在岩石中存在微裂纹(裂隙)或者异常高压流体。临界裂缝间距指数与裂隙化岩层的平均应变无关,它随着裂隙化岩层与其相邻岩层杨氏模量比值的增加而降低,随着裂隙化岩层泊松比和上覆压力的增加而增加,但是随着相邻岩层泊松比的增加而降低。

水平井缝网压裂裂缝间距的优化

为了让致密油气藏分段压裂时形成的水力裂缝和天然裂缝相沟通，形成复杂缝网，提高水力压裂增产效果，采用数值模拟方法研究了水平井缝网压裂的缝间距优化问题。建立了均质、各向同性储层内二维水力裂缝的诱导应力差模型；根据裂缝转向机理，推导出了缝间最大诱导应力公式，确定了最优间距。结合现场数据，计算了泊松比为0.2～0.5、缝间距为40～90 m时的缝间诱导应力。计算结果表明：地层的泊松比越小，裂缝的诱导应力差越大，诱导应力的传播距离越远；随着与裂缝距离的增加，诱导应力差呈现先增大后减小的趋势；当2条裂缝之间的距离为最优间距时，缝间的诱导应力差最大。研究表明，优化裂缝之间的缝间距，可以使裂缝之间的诱导应力差达到最大值，形成复杂的裂缝网格，提高油气与井筒之间的连通性。研究结果为低渗透油气藏缝网压裂时的裂缝优化设计提供了参考。

水平井交替压裂裂缝间距优化及影响因素分析

为使水平井交替压裂在非常规油气储集层中形成大规模高效复杂体积缝网,需对交替压裂裂缝间距进行优化分析。从相邻2条压裂裂缝诱导应力叠加效应对初始水平主应力差的影响出发,建立了裂缝高度不同且缝内净压力也不同的物理模型,提出了交替压裂第一次压裂裂缝和第二次压裂裂缝临界裂缝间距及中间裂缝最佳起裂位置的确定方法。分析发现:前两次压裂裂缝临界裂缝间距随储集层岩石泊松比增大而减小,随裂缝高度和缝内净压力增大而增大;中间裂缝最佳起裂位置距第一次压裂裂缝的距离随储集层岩石泊松比增大而减小,随裂缝高度增大而增大,而缝内净压力对中间裂缝最佳起裂位置的影响较小。通过实例,将改进后的方法与已有方法进行对比分析后发现,改进后的临界裂缝间距和中间裂缝最佳起裂位置较已有方法能更准确地计算出诱导应力场,对非常规油气储集层交替压裂形成高效复杂体积缝网具有指导意义。

基于弹性地基梁法的隧道衬砌裂缝间距和宽度的计算

基于弹性地基梁建立了隧道衬砌的控制微分方程,根据圣维南原理推出裂缝间距相应中心角应满足的卓越方程,由此求出了隧道衬砌在荷载作用下产生的裂缝间距,进而确定相同裂缝间距和不同裂缝间距情况下的裂缝宽度。

确定分段多簇压裂最优裂缝间距新方法

在非常规油气资源中,页岩气的开发越来越受关注.由于页岩低孔低渗,页岩气开发需要更大的储层改造体积和复杂缝网.分段多簇压裂已经成为开采页岩气最常用的方式,合理的簇间距下,两个诱导应力差值大于原场水平主应力差值时,应力反转,迫使裂缝转向,有利于缝网形成.新的计算结果表明：应力差值并不是随着与第一条裂缝距离增大而单调增加或者减小,其变化为“M”形趋势;并且最优裂缝间距可由两条裂缝高度的算数平均值乘以某个比例系数表示.

页岩气藏缝网压裂裂缝间距优化研究

页岩气藏一般具有低孔隙、低渗透等特征,对其实施缝网压裂是高效开发页岩气的最佳途径。采用位移不连续法建立线弹性二维均质地层诱导应力场分布数学模型,通过水平应力差异系数对顺序压裂和交替压裂的裂缝间距进行优化研究。结果表明,水平应力差异系数受到裂缝净压力、裂缝缝长、原地应力场等因素的影响;裂缝净压力越大、缝长越长,水平应力差异系数越小;随着与裂缝距离的增加,水平应力差异系数呈现先减小后增加的趋势,因此,存在后续裂缝形成复杂网络的最佳裂缝间距;顺序压裂裂缝间距不宜过大,且后续压裂裂缝间距应适当减小;交替压裂裂缝间距最优时,缝间水平应力差异系数最小,对中间裂缝形成缝网最有利。

连续配筋混凝土路面裂缝间距的主动控制

为有效解决连续配筋混凝土路面(简称CRCP)不规则裂缝问题,运用解析法分析了相邻横向裂缝间CRCP收缩应力,得到混凝土最大收缩应力和裂缝处位移的计算公式;对车辆荷载作用下裂缝间距较小的板进行疲劳分析,得到与冲断相关的不同裂缝间距板的疲劳方程。在考虑CRCP不再二次开裂、满足裂缝宽度要求和不冲断的条件下,并考虑混凝土强度的变异性,对主动控制裂缝间距进行了研究,给出了计算主动控制裂缝间距的实例,计算结果表明给定条件下CRCP裂缝主动控制的合理裂缝间距为0.6～1.2 m。

坝后背管外包混凝土裂缝间距计算分析

根据坝后背管的结构型式、受力特点及裂缝开展特征,在一些合理假定的基础上,从理论上推导了坝后背管外包混凝土的裂缝间距计算公式。与实测数据比较表明,提出的裂缝间距计算公式比一些基于梁板构件试验所得出的裂缝间距公式更为合理,且物理概念更加明确。

连续配筋混凝土路面裂缝间距的可靠性分析

为了确保连续配筋混凝土路面 ( CRCP)的耐久性 ,需要将其随机变化的横向裂缝间距控制在预期合理的范围内 ,CRCP配筋设计必须考虑可靠性问题 ,根据概率论中求解随机向量函数概率分布的有关定理 ,建立了计算 CRCP裂缝间距可靠度的直接积分公式 ,并与 Monte Carlo的计算结果进行了对比。分别考虑裂缝间距超出上、下限两种不同失效模式 ,分析了设计参数及其变异系数对 CRCP裂缝间距可靠度的影响规律。结果表明 CRCP裂缝间距的可靠度主要与设计裂缝间距及参数的变异水平有关 ,CRCP配筋设计应使设计裂缝间距趋于上限和下限的中值 ,保证路面具有尽可能高的可靠度。

水平井分段压裂裂缝间距优化技术研究

在水平井分段压裂设计中,裂缝间距的选取是一项十分重要的内容。针对目前裂缝间距选择方法不完善的问题,从极限泄油半径、产能模拟、岩石可压性、压裂工艺特点、储层厚度等方面进行了研究,得到五种优化裂缝间距的方法,可为现场应用提供理论参考。

特低渗透油藏压裂水平井裂缝间距计算方法

基于非达西渗流理论,采用椭圆渗流方法和平均质量守恒定律,以水平井两条相邻人工裂缝中点处流体刚好发生流动为极值条件,建立了确定水平井人工裂缝间距的数学模型和计算方法。定量分析了油藏渗透率、油层厚度、人工裂缝半长和导流能力,以及生产压差等对压裂缝间距的影响规律。结果表明,随着油藏渗透率的增加,人工裂缝间距增大,二者具有较好的双对数直线关系;油层厚度越大,人工裂缝越长,裂缝间距越小,且油层厚度和人工裂缝半长对裂缝间距的影响都与裂缝导流能力有关;裂缝导流能力较高时,裂缝间距相对较大,但随着裂缝导流能力的增大,裂缝间距增长幅度逐渐变缓;生产压差与人工裂缝间距呈近似线性增长关系,生产压差越大,人工裂缝间距也越大。

基于灰色理论的锈蚀钢筋混凝土梁裂缝间距研究

在考虑影响裂缝间距的各主要因素的基础上,用正交设计法制作了37片混凝土梁试件,结合试验数据,详细阐述了试验室条件下钢筋混凝土矩形梁依锈蚀率变化的破坏过程、归纳了试验现象,探讨了锈蚀钢筋梁对裂缝间距分布的影响机理,以及试件在静载试验中的裂缝间距分布随锈蚀率变化的特点。采用灰色关联分析法分析了现行裂缝间距公式中各主要影响因素的重要程度,建立钢筋锈蚀率与平均裂缝间距的GM(1,2)灰色模型。研究表明,随着锈蚀率的增大,裂缝间距总体趋势也变大;锈蚀引起的粘结性能退化改变了受弯构件破坏机理;钢筋锈蚀是比混凝土抗拉强度对裂缝间距分布影响更为重要的因素。

缓黏结预应力混凝土连续梁试验裂缝间距统计分析

基于缓黏结预应力混凝土两跨连续梁的受弯试验研究,将4根缓黏结预应力混凝土两跨连续梁分为30 d龄期与90 d龄期两组进行加载,并与无黏结预应力混凝土连续梁和有黏结预应力混凝土连续梁进行对比。通过对裂缝间距进行统计分析,得出结论:不同龄期缓黏结预应力混凝土连续梁其裂缝间距不仅基本相同呈现正态分布,而且不同龄期分别表现出与无黏结预应力混凝土构件和有黏结预应力混凝土构件相同的受力特性。

沥青混凝土路面温缩裂缝间距预估模型

针对沥青混凝土路面普遍存在的温缩裂缝问题,对沥青面层在温度应力作用下的力学状态进行了分析。用Mohr-Conlomb方程表示面层与基层之间的剪力,同时以面层抗拉强度为指标提出了面层温缩裂缝间距的确定方法。考虑了沥青粘弹性对裂缝间距的影响,最后有限元数值模拟表明,裂缝间距模型是合理的。

基于ANSYS的沥青路面温缩裂缝间距研究

我国北方地区沥青路面温缩裂缝频繁发生,这将会影响道路使用性能和行车安全。针对某沥青路面公路,通过ANSYS建立计算模型,研究不同因素对路面温缩裂缝间距的影响,用于指导后续施工设计。

粉煤灰、膨胀剂双掺技术对CRCP路面裂缝间距和宽度的影响

粉煤灰、膨胀剂的掺入使混凝土干缩应变减小,抗弯弹性模量下降,从而可以适当增大连续配筋混凝土路面的裂缝间距并减小缝宽,在缝宽基本不变时,可以减少配筋量。本文研究了粉煤灰、膨胀剂双掺技术对连续配筋混凝土路面裂缝间距和宽度的影响。

公路隧道内混凝土路面板裂缝间距与宽度的计算

结合某高速公路隧道基岩上混凝土路面板发生严重开裂的工程实例 ,通过现场勘测和室内试验研究 ,分析了导致隧道内混凝土板裂缝产生的主要原因有基岩变形、车辆荷载、气温、水等环境因素和板体自身强度、几何尺寸等 ,推导出裂缝间距和宽度计算公式 ,并将理论计算值与实测值进行比较 ,证明了理论计算公式的合理性 。

基岩上混凝土板体裂缝间距与宽度的计算

结合某高速公路工程隧道基岩上混凝土面板发生严重开裂 (特别是在洞口 30 0m内 )的情况 ,通过现场勘测 ,室内试验研究 ,分析了导致混凝土板裂缝产生的主要原因 ,提出了裂缝间距和宽度计算公式 。

页岩储层水平井分段压裂裂缝间距设计方法及影响因素分析

水平井分段压裂技术在页岩储层中广泛应用。多级裂缝间的相互作用对裂缝周围的应力转向有很大的影响,如何优化裂缝间距是一个亟待解决的关键问题。以KGD水力裂缝模型为基础,建立了水力裂缝周围诱导应力场的计算模型和分段压裂裂缝周围复合应力场的计算模型。以水平最大主应力的偏转角、分段压裂段数极限、压裂井段总长度为判断依据,形成了水平井分段压裂裂缝间距设计方法。实例计算表明:裂缝间距与裂缝半长、原水平主应力差、裂缝内压有一定关系;在顺序分段压裂中,后压裂的裂缝间距应大于之前的裂缝间距。

基于时间序列法的高速公路沥青路面横向裂缝间距发展模型研究

横向裂缝作为高速公路沥青路面的主要破损类型之一,对路面使用性能影响较大。文中分析了高速公路沥青路面横向裂缝的发展规律,采用时间序列法得到横向裂缝间距的发展模型,并进行了实测值和计算值的对比分析。结果表明,通车前期高速公路沥青路面横向裂缝的发展较平缓;通车一段时间后,横向裂缝迅速发展,横向裂缝间距快速减少;裂缝间距减少至一定程度后,又以平缓的趋势减少,最终稳定在30m左右。基于时间序列法建立的横向裂缝发展模型是可靠的,可用于描述横向裂缝间距的发展规律。