硬脆岩石的微观颗粒模型及其卸荷岩爆效应研究

为准确反映硬脆岩石的力学特性并对其卸荷岩爆效应进行合理模拟,从微观层面建立了硬脆岩石的力学模型。首先依据花岗岩岩样的衍射测试确定了模拟岩样的微观结构,其次从能量发展和应力–应变2个角度确定了硬脆特性的评价指标,借助评价指标进行岩样的颗粒效应分析和力学性能调控,进而构建了一种反映岩石硬脆特性的微观颗粒模型"可视构架"(基于现有岩样结构,颗粒与黏结参数需保持的趋势和量值限制)。应用模型并采用颗粒流程序PFC3D对不同围压三轴卸荷下的岩爆效应进行模拟分析,结果表明:岩样的低围压卸荷与高围压卸荷都体现出以张拉性质为主导的黏结断裂,但高围压卸荷比低围压卸荷有更高的张拉断裂比重,体现出更明显的脆性破裂性质,应力跌落曲线表现得更为陡直;低围压卸荷下颗粒动能在破裂过程中均有所发展,岩爆效应体现出"持续型"特点,高围压卸荷下颗粒动能则表现出明显的差异性,岩爆效应体现出"爆发型"特点。

鄂北丘陵山区变质岩—岩浆岩区地下水富集规律与供水模式研究

在鄂北随县境内水文地质调查的基础上,分析总结区内岩浆岩—变质岩区地下水典型的富水类型,变质岩区为张扭性断裂带富水型、夹碳酸盐岩条带状富水型、脆硬岩石构造应力集中带富水型等类型;岩浆岩区为侵入岩围岩接触带富水型、碱性侵入岩构造破碎区富水型、气孔状火山岩富水型、侵入岩裂隙孔隙水富水型等类型;构建单井独户供水、单井联户供水、单井分片供水和机井集中供水等4种供水模式,为鄂北丘陵山区严重缺水地区抗旱找水打井、城镇应急水源地建设等提供找水方向,具有较强的可操作性。

流量对水力压裂破裂压力和增压率的影响研究

水力压裂现场原位测试试验的破裂压力是计算构造地应力的重要参数。为了探究流量对水力压裂破裂压力和增压率的影响,设计4种不同恒定流量情况的低渗透硬脆灰岩室内大型水力压裂试验,结合声发射监测技术分析不同流量下水力裂缝破裂压力、破坏模式和缝网复杂程度的规律以及流量与增压率的内在关系。试验结果表明:流量越大,破裂压力越高,缝网复杂程度越低;典型压力-时间曲线分为缓慢增压段、急速增压段、稳定增压段和突然下降段;稳定增压段增压率保持不变,压力随时间线性增长,其增压率的大小和流量存在明显的线性关系;基于流量与稳定增压段增压率的线性关系,考虑流量因素的Ito理论可以很好地定量解释流量对破裂压力的影响,试验结果与理论预测吻合度较高。