页岩水化扰动损伤试验及统计损伤模型研究

页岩水化扰动是对井壁围岩孔隙结构产生不同程度损伤,劣化其力学性质,降低井壁安全稳定性。采用核磁共振技术和三轴压缩试验对不同浸泡时间的岩样体变和力学性质进行测试与分析。研究结果:(1)通过T_(2)能谱信号强度幅值的增长趋势,分析了不同尺度孔隙的转变和扩展规律,揭示了页岩水化损伤破坏的力学机理,并分析了孔隙比和体积膨胀率变化规律;(2)通过页岩抗剪强度和弹性模量随浸泡时间变化曲线,分析了其强度下降的演化规律,揭示了页岩水化具有显著的时效性。(3)基于扰动损伤试验结果,运用损伤力学和强度统计理论,以体积膨胀率作为考察变量,建立页岩水化扰动统计损伤模型,可预测页岩水化扰动损伤演化规律。研究成果对实际工程有重要的指导意义。

不同构型双裂隙砂岩的力学性质与破坏形态

文中采用相似材料制作两条预制裂隙的类砂岩试样,通过单轴压缩和数字图像处理(DIC)摄像等试验方案,研究了不同裂隙构型和不同裂隙倾角对岩样的力学特征和破坏模式的影响。结果表明,不同裂隙构型试样的峰值强度与裂隙倾角有关,当裂隙倾角(α≤30°)时,共面双裂隙试样的峰值强度最大,雁行裂隙次之,X形交叉裂隙最小;弹性模量都在共面双裂隙处取得最大值,在雁行裂隙处取得最小值;共面双裂隙和X形交叉裂隙试样产生的破坏都是以张拉破坏为主,雁行裂隙则发生拉-剪混合破坏。在裂隙倾角(α≥45°)时,雁行裂隙试样的峰值强度最大,共面双裂隙次之,X形交叉裂隙最小;弹性模量都在X形交叉裂隙处取得最小值;共面双裂隙和雁行裂隙岩样都发生拉-剪混合破坏,而X形交叉裂隙发生张拉破坏。在裂隙倾角为90°时,X形交叉裂隙的峰值应力最大。